Microbial resistance represents a challenge for the scientific community to develop new bioactive compounds. Nosocomial infections represent an enormous emerging problem, especially in patients with ambulatory treatment, which requires that they wear medical devices for an extended period of time. In this work, an evaluation of the antimicrobial activity of both silver and titanium nanoparticles was carried out against a panel of selected pathogenic and opportunistic microorganisms, some of them commonly associated with device-associated infections. Cytotoxicity assays monitoring DNA damage and cell viability were evaluated using human-derived monocyte cell lines. We show that silver-coated nanoparticles having a size of 20–25 nm were the most effective among all the nanoparticles assayed against the tested microorganisms. In addition, these nanoparticles showed no significant cytotoxicity, suggesting their use as antimicrobial additives in the process of fabrication of ambulatory and nonambulatory medical devices. In this study, antimicrobial activity of silver and titanium nanoparticles was evaluated against a panel of selected pathogenic and opportunistic microorganisms. Silver-coated nanoparticles of 20–25 nm size were the most effective among all the nanoparticles without significant cytotoxicity, suggesting their use as antimicrobial additives in the process of fabrication of ambulatory and nonambulatory medical devices.

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) pathogenicity depends on its ability to inhibit phagosome acidification and maturation processes after engulfment by macrophages. Here, we show that the secreted Mtb protein tyrosine phosphatase (PtpA) binds to subunit H of the macrophage vacuolar-H + -ATPase (V-ATPase) machinery, a multisubunit protein complex in the phagosome membrane that drives luminal acidification. Furthermore, we show that the macrophage class C vacuolar protein sorting complex, a key regulator of endosomal membrane fusion, associates with V-ATPase in phagosome maturation, suggesting a unique role for V-ATPase in coordinating phagosome–lysosome fusion. PtpA interaction with host V-ATPase is required for the previously reported dephosphorylation of VPS33B and subsequent exclusion of V-ATPase from the phagosome during Mtb infection. These findings show that inhibition of phagosome acidification in the mycobacterial phagosome is directly attributed to PtpA, a key protein needed for Mtb survival and pathogenicity within host macrophages.

To establish infection, pathogens secrete virulence factors, such as protein kinases and phosphatases, to modulate the signal transduction pathways used by host cells to initiate immune response. The protein MAP3893c is annotated in the genome sequence of Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), the causative agent of Johne's disease, as the serine/threonine protein kinase G (PknG). In this work, we report that PknG is a functional kinase that is secreted within macrophages at early stages of infection. The antigen is able to induce an immune response from cattle exposed to MAP in the form of interferon gamma production after stimulation of whole blood with PknG. These findings suggest that PknG may contribute to the pathogenesis of MAP by phosphorylating macrophage signalling and/or adaptor molecules as observed with other pathogenic mycobacterial species.

Biofilms confer protection from adverse environmental conditions and can be reservoirs for pathogenic organisms and sources of disease outbreaks, especially in medical devices. The goal of this research was to evaluate the anti-biofilm activities of silver nanoparticles (AgNPs) against several microorganisms of clinical interest. The antimicrobial activity of AgNPs was tested within biofilms generated under static conditions and also under high fluid shears conditions using a bioreactor. A 4-log reduction in the number of colony-forming units of Pseudomonas aeruginosa was recorded under turbulent fluid conditions in the CDC reactor on exposure to 100 mg ml(-1) of AgNPs. The antibacterial activity of AgNPs on various microbial strains grown on polycarbonate membranes is reported. In conclusion, AgNPs effectively prevent the formation of biofilms and kill bacteria in established biofilms, which suggests that AgNPs could be used for prevention and treatment of biofilm-related infections. Further research and development are necessary to translate this technology into therapeutic and preventive strategies.

In this work, the hexane, chloroform, and methanol extracts from Kalanchoe fedtschenkoi were utilized to green-synthesize silver nanoparticles (Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs). The Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs were characterized by spectroscopy and microscopy techniques. The antibacterial activity of AgNPs was studied against bacteria strains, utilizing the microdilution assay. The DPPH and H2O2 assays were considered to assess the antioxidant activity of AgNPs. The results revealed that Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs exhibit an average diameter of 39.9, 111, and 42 nm, respectively. The calculated ζ-potential of Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs were −20.5, −10.6, and −7.9 mV, respectively. The UV-vis analysis of the three samples demonstrated characteristic absorption bands within the range of 350–450 nm, which confirmed the formation of AgNPs. The FTIR analysis of AgNPs exhibited a series of bands from 3500 to 750 cm−1, related to the presence of extracts on their surfaces. SEM observations unveiled that Kf1- and Kf2-AgNPs adopted structural arrangements related to nano-popcorns and nanoflowers, whereas Kf3-AgNPs were spherical in shape. It was determined that treatment with Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs was demonstrated to inhibit the growth of E. coli, S. aureus, and P. aeruginosa in a dose-dependent manner (50–300 μg/mL). Within the same range, treatment with Kf1-, Kf2-, and Kf3-AgNPs decreased the generation of DPPH (IC50 57.02–2.09 μg/mL) and H2O2 (IC50 3.15–3.45 μg/mL) radicals. This study highlights the importance of using inorganic nanomaterials to improve the biological performance of plant extracts as an efficient nanotechnological approach.

The acquisition of iron and the maintenance of iron homeostasis are important aspects of the virulence in the pathogenic fungus Cryptococcus neoformans. In this study, we identified the monothiol glutaredoxin Grx4 as a binding partner of Cir1, a master regulator of iron-responsive genes and virulence factor elaboration in C. neoformans. Monothiol glutaredoxins are important regulators of iron homeostasis because of their conserved roles in [2Fe-2S] cluster sensing and trafficking. We confirmed that Grx4 binds Cir1 and demonstrated that iron repletion promotes the relocalization of Grx4 from the nucleus to the cytoplasm. Nuclear retention is partially dependent on Cir1 and also influenced by treatment with the proteasome inhibitor bortezomib. Cir1 remains in the nucleus in both iron replete and iron limiting conditions. We also found that a grx4Δ mutant displayed iron-related phenotypes similar to those of a cir1Δ mutant, including poor growth upon iron deprivation. Importantly, a grx4Δ mutant was avirulent in mice, a phenotype consistent with observed defects in the key virulence determinants, capsule and melanin, and poor growth at 37°C. A comparative transcriptome analysis of a grx4Δ mutant and the WT strain in low iron and iron-replete conditions confirmed a central role for Grx4 in iron homeostasis. Dysregulation of iron-related metabolism was consistent with grx4Δ mutant phenotypes related to oxidative stress, mitochondrial function, and DNA repair. Overall, the phenotypes of the grx4Δ mutant and the RNA-Seq analysis support the hypothesis that Grx4 functions as a sensor of iron levels, in part through an interaction with Cir1, to extensively regulate iron homeostasis and contribute to virulence.

Ewing sarcoma (EwS) is an aggressive cancer caused by chromosomal translocations generating fusions of the EWSR1 gene with ETS transcription factors (in 85% FLI1). EWSR1-FLI1 induces gene expression via binding to enhancer-like GGAA-microsatellites, whose activity increases with the number of consecutive GGAA-repeats. Herein, we investigate the role of the secretory neuropeptide CALCB (calcitonin related polypeptide β) in EwS, which signals via the CGRP-(calcitonin gene-related peptide) receptor complex, containing RAMP1 (receptor activity modifying protein 1) as crucial part for receptor specificity. Analysis of 2,678 gene expression microarrays comprising 50 tumor entities and 71 normal tissue types revealed that CALCB is specifically and highly overexpressed in EwS. Time-course knockdown experiments showed that CALCB expression is tightly linked to that of EWSR1-FLI1. Consistently, gene set enrichment analyses of genes whose expression in primary EwS is correlated to that of CALCB indicated that it is co-expressed with other EWSR1-FLI1 target genes and associated with signatures involved in stemness and proliferation. Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-seq) data for EWSR1-FLI1 and histone marks from EwS cells demonstrated that EWSR1-FLI1 binds to a GGAA-microsatellite close to CALCB, which exhibits characteristics of an active enhancer. Reporter assays confirmed the strong EWSR1-FLI1- and length-dependent enhancer activity of this GGAA-microsatellite. Mass-spectrometry analyses of supernatants of EwS cell cultures demonstrated that CALCB is secreted by EwS cells. While short-term RNA interference-mediated CALCB knockdown had no effect on proliferation and clonogenic growth of EwS cells in vitro, its long-term knockdown decreased EwS growth in vitro and in vivo. Similarly, knockdown of RAMP1 reduced clonogenic/spheroidal growth and tumorigenicity, and small-molecule inhibitors directed against the CGRP-receptor comprising RAMP1 reduced growth of EwS. Collectively, our findings suggest that CALCB is a direct EWSR1-FLI1 target and that targeting the CALCB/RAMP1-axis may offer a new therapeutic strategy for inhibition of EwS growth.