It has been thought that Clostridium difficile infection is transmitted predominantly within health care settings. However, endemic spread has hampered identification of precise sources of infection and the assessment of the efficacy of interventions.

BackgroundDiagnosis of Clostridium difficile infection is controversial because of many laboratory methods, compounded by two reference methods. Cytotoxigenic culture detects toxigenic C difficile and gives a positive result more frequently (eg, because of colonisation, which means that individuals can have the bacterium but no free toxin) than does the cytotoxin assay, which detects preformed toxin in faeces. We aimed to validate the reference methods according to clinical outcomes and to derive an optimum laboratory diagnostic algorithm for C difficile infection.MethodsIn this prospective, multicentre study, we did cytotoxigenic culture and cytotoxin assays on 12 420 faecal samples in four UK laboratories. We also performed tests that represent the three main targets for C difficile detection: bacterium (glutamate dehydrogenase), toxins, or toxin genes. We used routine blood test results, length of hospital stay, and 30-day mortality to clinically validate the reference methods. Data were categorised by reference method result: group 1, cytotoxin assay positive; group 2, cytotoxigenic culture positive and cytotoxin assay negative; and group 3, both reference methods negative.FindingsClinical and reference assay data were available for 6522 inpatient episodes. On univariate analysis, mortality was significantly higher in group 1 than in group 2 (72/435 [16·6%] vs 20/207 [9·7%], p=0·044) and in group 3 (503/5880 [8·6%], p<0·001), but not in group 2 compared with group 3 (p=0·4). A multivariate analysis accounting for potential confounders confirmed the mortality differences between groups 1 and 3 (OR 1·61, 95% CI 1·12–2·31). Multistage algorithms performed better than did standalone assays.InterpretationWe noted no increase in mortality when toxigenic C difficile alone was present. Toxin (cytotoxin assay) positivity correlated with clinical outcome, and so this reference method best defines true cases of C difficile infection. A new diagnostic category of potential C difficile excretor (cytotoxigenic culture positive but cytotoxin assay negative) could be used to characterise patients with diarrhoea that is probably not due to C difficile infection, but who can cause cross-infection.FundingDepartment of Health and Health Protection Agency, UK.

To investigate the prospects of newly available benchtop sequencers to provide rapid whole-genome data in routine clinical practice. Next-generation sequencing has the potential to resolve uncertainties surrounding the route and timing of person-to-person transmission of healthcare-associated infection, which has been a major impediment to optimal management.

A population-based study in Oxfordshire (UK) hospitals by Sarah Walker and colleagues finds that in an endemic setting with good infection control, ward-based contact cannot account for most new cases of Clostridium difficile infection.

Background. Despite substantial interest in biomarkers, their impact on clinical outcomes and variation with bacterial strain has rarely been explored using integrated databases. Methods. From September 2006 to May 2011, strains isolated from Clostridium difficile toxin enzyme immunoassay (EIA)–positive fecal samples from Oxfordshire, United Kingdom (approximately 600 000 people) underwent multilocus sequence typing. Fourteen-day mortality and levels of 15 baseline biomarkers were compared between consecutive C. difficile infections (CDIs) from different clades/sequence types (STs) and EIA-negative controls using Cox and normal regression adjusted for demographic/clinical factors. Results. Fourteen-day mortality was 13% in 2222 adults with 2745 EIA-positive samples (median, 78 years) vs 5% in 20 722 adults with 27 550 EIA-negative samples (median, 74 years) (absolute attributable mortality, 7.7%; 95% CI, 6.4%–9.0%). Mortality was highest in clade 5 CDIs (25% [16 of 63]; polymerase chain reaction (PCR) ribotype 078/ST 11), then clade 2 (20% [111 of 560]; 99% PCR ribotype 027/ST 1) versus clade 1 (12% [137 of 1168]; adjusted P < .0001). Within clade 1, 14-day mortality was only 4% (3 of 84) in ST 44 (PCR ribotype 015) (adjusted P = .05 vs other clade 1). Mean baseline neutrophil counts also varied significantly by genotype: 12.4, 11.6, and 9.5 × 109 neutrophils/L for clades 5, 2 and 1, respectively, vs 7.0 × 109 neutrophils/L in EIA-negative controls (P < .0001) and 7.9 × 109 neutrophils/L in ST 44 (P = .08). There were strong associations between C. difficile-type-specific effects on mortality and neutrophil/white cell counts (rho = 0.48), C-reactive-protein (rho = 0.43), eosinophil counts (rho = −0.45), and serum albumin (rho = −0.47). Biomarkers predicted 30%–40% of clade-specific mortality differences. Conclusions. C. difficile genotype predicts mortality, and excess mortality correlates with genotype-specific changes in biomarkers, strongly implicating inflammatory pathways as a major influence on poor outcome after CDI. PCR ribotype 078/ST 11 (clade 5) leads to severe CDI; thus ongoing surveillance remains essential.

Abstract Background Drought is a major abiotic stress that limits agricultural productivity. Previous field-level experiments have demonstrated that drought decreases microbiome diversity in the root and rhizosphere and may lead to enrichment of specific groups of microbes, such as Actinobacteria . How these changes ultimately affect plant health is not well understood. In parallel, model systems have been used to tease apart the specific interactions between plants and single, or small groups of microbes. However, translating this work into crop species and achieving increased crop yields within noisy field settings remains a challenge. Thus, the next scientific leap forward in microbiome research must cross the great lab-to-field divide. Toward this end, we combined reductionist, transitional and ecological approaches, applied to the staple cereal crop sorghum to identify key beneficial and detrimental, root associated microbes that robustly affect drought stressed plant phenotypes. Results Fifty-three bacterial strains, originally characterized for association with Arabidopsis , were applied to sorghum seeds and their effect on root growth was monitored for seven days. Two Arthrobacter strains, members of the Actinobacteria phylum, caused root growth inhibition (RGI) in Arabidopsis and sorghum. In the context of synthetic communities, strains of Variovorax were able to protect both Arabidopsis and sorghum from the RGI caused by Arthrobacter . As a transitional system, we tested the synthetic communities through a 24-day high-throughput sorghum phenotyping assay and found that during drought stress, plants colonized by Arthrobacter were significantly smaller and had reduced leaf water content as compared to control plants. However, plants colonized by both Arthrobacter and Variovorax performed as well or better than control plants. In parallel, we performed a field trial wherein sorghum was evaluated across well-watered and drought conditions. Drought responsive microbes were identified, including an enrichment in Actinobacteria , consistent with previous findings. By incorporating data on soil properties into the microbiome analysis, we accounted for experimental noise with a newly developed method and were then able to observe that the abundance of Arthrobacter strains negatively correlated with plant growth. Having validated this approach, we cross-referenced datasets from the high-throughput phenotyping and field experiments and report a list of high confidence bacterial taxa that positively associated with plant growth under drought stress. Conclusions A three-tiered experimental system connected reductionist and ecological approaches and identified beneficial and deleterious bacterial strains for sorghum under drought stress.

ABSTRACT SCF-type E3 ubiquitin ligases use F-box (FBX) proteins as interchangeable substrate adaptors to recruit protein targets for ubiquitylation. FBX proteins almost universally have structure with two domains. A conserved N-terminal F-box domain interacts with a SKP protein and connects the FBX protein to the core SCF complex, while a C-terminal domain interacts with the protein target and facilitates recruitment. The F-BOX STRESS INDUCED (FBS) subfamily of four plant FBX proteins has atypical domain structure, however, with a centrally located F-box domain and additional conserved regions at both the N- and C-termini. FBS proteins have been linked to environmental stress networks, but no ubiquitylation target(s) or exact biological function has been established for this subfamily. We have identified two WD40 repeat-like proteins in Arabidopsis that are highly conserved in plants and interact with FBS proteins, which we have named FBS INTERACTING PROTEINs (FBIPs). FBIPs interact exclusively with the N-terminus of FBS proteins, and this interaction occurs in the nucleus. FBS1 destabilizes FBIP1, consistent with FBIPs being ubiquitylation targets of SCF FBS complexes. Furthermore, we found that FBIP1 interacts with NIGT1.1, a GARP-type transcriptional repressor that regulates nitrate and phosphate starvation signaling and responses. Collectively, these interactions between FBS, FBIP, and NIGT1.1 proteins delineate a previously unrecognized SCF-connected transcription regulation module that works in the context of phosphate and nitrate starvation, and possibly other environmental stresses. Importantly, this work also identified two uncharacterized WD40 repeat-like proteins as new tools with which to probe how an atypical SCF complex, SCF FBS , functions via FBX protein N-terminal interaction events.

Abstract Expansion microscopy (ExM) achieves nanoscale imaging by physical expansion of fixed biological tissues embedded in a swellable hydrogel, enhancing the resolution of any optical microscope several-fold. While ExM is commonly used in animal cells and tissues, there are few plant specific protocols. Protoplasts are a widely used cell system across plant species, especially in studying biomolecule localization. Here, we present an approach to achieve robust expansion of plant protoplasts, termed Ex pansion microscopy in plant P r O toplast S yst E ms (ExPOSE). We demonstrate that coupling ExPOSE with other imaging techniques, immunofluorescence and in situ hybridization chain reaction to visualize proteins and mRNAs, respectively, greatly enhances the spatial resolution of endogenous biomolecules. Additionally, in this study, we tested the effectiveness and versatility of this technique to observe biomolecular condensates in Arabidopsis protoplasts and transcription factors in maize protoplasts at increased resolution. ExPOSE can be relatively inexpensive, fast, and simple to implement.