Abstract In ecotoxicology, the state of the art for effect assessment of chemical mixtures is through multiple dose—response analysis of single compounds and their combinations. Investigating whether such data deviate from the reference models of concentration addition and/or independent action to identify overall synergism or antagonism is becoming routine. However, recent data show that more complex deviation patterns, such as dose ratio—dependent deviation and dose level—dependent deviation, need to be addressed. For concentration addition, methods to detect such deviation patterns exist, but they are stand‐alone methods developed separately in literature, and conclusions derived from these analyses are therefore difficult to compare. For independent action, hardly any methods to detect such deviations from this reference model exist. This paper describes how these well‐established mixture toxicity principles have been incorporated in a coherent data analysis procedure enabling detection and quantification of dose level—and dose ratio—specific synergism or antagonism from both the concentration addition and the independent action models. Significance testing of which deviation pattern describes the data best is carried out through maximum likelihood analysis. This analysis procedure is demonstrated through various data sets, and its applicability and limitations in mixture research are discussed.

Small nucleolar RNAs (snoRNAs) are non-coding RNAs that play an important role in the complex maturation process of ribosomal RNAs (rRNAs). SnoRNAs are categorized in classes, with each class member having several variants present in a genome. Similar to our finding of specific rRNA expression types in zebrafish embryogenesis, we discovered preferential maternal- and somatic-expression for snoRNAs. Most snoRNAs and their variants have higher expression levels in somatic tissues than in eggs, yet we identified three snoRNAs; U3, U8 and snoZ30 of which specific variants show maternal- or somatic-type expression. For U3 and U8 we also found small-derived snoRNAs that lack their 5’ rRNA recognition part and are essentially Domain II hairpin structures (U-DII). These U-DII snoRNAs from variants showed similar preferential expression, in which maternal-type variants are prominently expressed in eggs and subsequently replaced by a somatic-type variants during embryogenesis. This differential expression is related to the organization in tandem repeats (maternal type) or solitary (somatic-type) genes of the involved U snoRNA loci. The collective data showed convincingly that the preferential expression of snoRNAs is achieved by transcription regulation, as well as through RNA processing. Finally, we observed small-RNAs derived from internal transcribed spacers (ITSs) of a U3 snoRNA loci that via complementarity binding, may be involved in the biosynthesis of U3-DII snoRNAs. Altogether, the here described maternal- and somatic-type snoRNAs are the latest addition to the developing story about the dual ribosome system in zebrafish development.

Abstract Reactive oxygen species (ROS) produced as a secondary effect of bactericidal antibiotics are hypothesized to play a role in killing bacteria. However, the role of ROS in the development of de novo resistance as a result of sublethal levels of bactericidal antibiotics has barely been investigated. Here, we report that single-gene knockout strains with reduced ROS scavenging exhibited enhanced ROS accumulation and more rapid acquisition of resistance when exposed to sublethal levels of bactericidal antibiotics. Consistent with this observation, the ROS scavenger thiourea in the medium decelerated resistance development. Thiourea downregulated the transcriptional level of error-prone DNA polymerase and DNA glycosylase MutM, which counters the incorporation and accumulation of 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-HOdG) in the genome. The level of 8-HOdG significantly increased following incubation with bactericidal antibiotics but decreased after treatment with the ROS scavenger thiourea. These observations suggest that in E. coli sublethal levels of ROS stimulate de novo development of resistance, providing a mechanistic basis for hormetic responses induced by antibiotics. Importance Exposure to sublethal concentrations of antimicrobials is known to result in de novo resistance development against the specific compound. Particularly, the use of antibiotics as feed additives to enhance productivity may result in the development of drug resistance in environmental and veterinary microorganisms, which could subsequently transfer to human populations. Nevertheless, the mechanisms underlying de novo resistance development have not been extensively explored. In this study, we indicate the role of ROS in promoting the formation of resistance to bactericidal antibiotics and show the potential of ROS scavengers to reduce mutation rates and slow down resistance formation under long-term selection. Thus, the supplementary use of antioxidants during prolonged antibiotic administration potentially contributes to mitigating the emergence of antimicrobial resistance.

This study explores the genomic diversity of three novel Konjac mosaic virus (KoMV) variants, originating from distinct Zantedeschia (calla lily) commercial cultivars. Virus-derived small RNA sequencing was performed and the complete KoMV variant genome sequences were determined by de novo assembly of short reads. All KoMV variants showed substantial nucleotide, as well as protein differences as compared to the KoMV RefSeq sequence.

Seaweeds are increasingly recognized as sustainable food sources; however, their large-scale cultivation faces challenges similar to land crops, including susceptibility to pathogens. Plant viruses pose a significant threat to global food security, yet little is known about the diversity of viruses in seaweeds. This study investigates virus-associated small interfering RNA (siRNA) responses in commercially relevant seaweed species to understand RNA virus diversity, particularly in edible varieties. Through small RNA sequencing of 16 samples from Saccharina latissima and Alaria esculenta , we identified three new RNA viruses Aev-NL1, Slv-NL2 and Slv-NL3, and one new DNA virus (phaeovirus). The partial genome of the new DNA virus was discovered in the A. esculenta samples and shared 67% DNA sequence identity with the major coat protein of the large double-stranded DNA phaeovirus Feldmannia irregularis virus a. In four out of five A. esculenta samples, a new bisegmented ormycovirus-like RNA virus (Aev-NL1) was identified. A similar new virus, Slv-NL1, was found in previously published S. latissima RNA-seq data, sharing 87% sequence identity with Aev-NL1. Lastly, two novel RNA viruses, Slv-NL2 and Slv-NL3, were discovered in all eight S. latissima samples sharing limited similarity at the genome level but high sequence identity at protein level of both ORFs (>94%). Further investigation of the novel viruses' presence across our limited set of samples revealed no conclusive associations with diseased seaweed phenotypes. The discovery of four new viruses in only a limited set of samples highlights the presence of previously unrecognized viral diversity in seaweed, thereby underscoring the importance of understanding viral diversity in seaweed as its virome is currently understudied

The global virome is still largely unknown. In this study we describe the discovery of a new Betaflexivirus species in Ferraria crispa plants. The plant samples were collected in an experiment of 25 Asparagales plants, obtained from an urban botanic garden in the Netherlands, and analyzed by smallRNA-seq as well as RNA-seq. The new Betaflexivirus only occurred in four Ferraria cripsa plants and was tentatively named Ferraria Betaflexivirus 1 (FerBfV-1). This Betaflexivirus showed an RNA genome structure characteristic for the genus Capillovirus , a single-stranded (+) RNA virus. The closest known Capilloviruses in GenBank showed a protein similarity less than 49%, which is well below the proposed demarcation value of species in this genus. Further comparison analysis of the Capillovirus genus revealed the possible presence of two groups.

Splicing removes intronic RNA sequences from pre-mRNA molecules and enables, by alternative splicing, the generation of multiple unique RNA molecules from a single gene. As such, splicing is an essential part of the whole translation system of a cell. The spliceosome is a ribonucleoprotein complex in which five small nuclear RNAs (snRNAs) are involved; U1, U2, U4, U5, and U6. For each of these snRNAs there are variant gene copies present in a genome. Furthermore, in many eukaryotic species there is an alternative, minor spliceosome that can splice a small number of specific introns. As we previously discovered an embryogenesis-specific ribosomal system in zebrafish early embryogenesis based on variant rRNA and snoRNA expression, we hypothesized that there may also be an embryogenesis-specific spliceosome. An inventory of zebrafish snRNA genes revealed clustered and dispersed loci for all but U2 major snRNAs. For each minor spliceosome snRNA, just one gene locus was found. Since complete snRNA molecules are hard to sequence, we employed a combined PCR-sequencing approach to measure the individual snRNA-variant presence. Analysis of egg and male-adult samples revealed embryogenesis-specific and somatic-specific variants for each major snRNA. These variants have substantial sequence differences, yet none in their mRNA binding sites. Given that many of the sequence differences are found in loop structures indicate possible alternative protein binding. Altogether, with this study we established that the spliceosome is also an element of the embryogenesis-specific translation system in zebrafish.

Abstract At gastrulation in the zebrafish embryogenesis, the embryonic genome is switched on to produce transcripts that are used for the maintenance and development of the embryo. In a previous study from late blastula to mid gastrula on the transcriptomes of 179 individual embryos, we capture the transcriptome dynamics via ten gene-expression types. Here we study the factors that regulate these transcriptome dynamics by in extensive silico analyses and two small-RNA sequencing experiments. We analyzed mechanisms that would make it possible for the embryo to achieve the tight regulation of gene expression that was observed, not only during development, but also when individual embryos were compared. We found that many of the gene-expression regulatory factors that are available to the embryo are operational in the different gene-expression types and act concurrently with not one mechanism prevailing in this developmental phase. We also saw that at least one of the regulatory mechanisms, the expression of members of the miRNA-430 family again is very tightly regulated, both during development as well as when miRNA expression from individual embryos is compared.

ABSTRACT The conserved WhiA protein family is present in most Gram-positive bacteria and plays a role in cell division. WhiA contains a DNA-binding motive and has been identified as a transcription factor in actinomycetes. In Bacillus subtilis , the absence of WhiA influences cell division and chromosome segregation, however, it is still unclear how WhiA influences these processes, but the protein does not seem to function as transcription factor in this organism. To further investigate the function of WhiA in B. subtilis , we performed a yeast two-hybrid screen to find interaction partners, and a Hi-C experiment to reveal possible changes in chromosome conformation. The latter experiment indicated a reduction in short range chromosome interactions, but how this would affect either cell division or chromosome segregation is unclear. Based on adjacent genes, a role in carbon metabolism was put forward. To study this, we measured exometabolome fluxes during growth on different carbon sources. This revealed that in Δ whiA cells the pool of branched-chain fatty acid precursors is lower. However, the effect on the membrane fatty acid composition was minimal. Transcriptome data could not link the metabolome effects to gene regulatory differences. IMPORTANCE WhiA is a conserved DNA binding protein that influences cell division and chromosome segregation in the Gram-positive model bacterium B. subtilis . The molecular function of WhiA is still unclear, but a previous study has suggested that the protein does not function as a transcription factor. In this study, we used yeast two-hybrid screening, chromosome conformation capture analysis, metabolomics, transcriptomics and fatty acid analysis to obtain more information about the workings of this enigmatic protein.

Abstract Short heat waves (>37°C) are extremely damaging to non-acclimated plants and their capacity to recover from heat stress is key for their survival. To acclimate, the HEAT SHOCK TRANSCRIPTION FACTOR A1 (HSFA1) subfamily activates a transcriptional response that resolves incurred damages. In contrast, little is known how plants acclimate to sustained non-detrimental warm periods at 27-28°C. Plants respond to this condition with a thermomorphogenesis response. In addition, HSFA1 is critical for plant survival during these warm periods. We find that SUMO, a protein modification whose conjugate levels rise sharply during acute heat stress in eukaryotes, is critical too for plant longevity during warm periods, in particular for normal shoot meristem development. The known SUMO ligases were not essential to endure these warm periods, alone or in combination. Thermo-lethality was also not seen when plants lacked certain SUMO proteases or when SUMO chain formation was blocked. The SUMO-dependent thermo-resilience was as well independent of the autoimmune phenotype of the SUMO mutants. As acquired thermotolerance was normal in the sumo1/2 knockdown mutant, our data thus reveal a role for SUMO in heat acclimation that differs from HSFA1 and SIZ1. We conclude that SUMO is critical for shoot meristem integrity during warm periods. Highlight The protein modifier SUMO governs shoot meristem maintenance in Arabidopsis allowing sustained rosette development when plants endure a sustained warm non-detrimental period of 28 degrees Celsius.