Rhodococcus sp. strain BCP1 was initially isolated for its ability to grow on gaseous n-alkanes, which act as inducers for the co-metabolic degradation of low-chlorinated compounds. Here, both molecular and metabolic features of BCP1 cells grown on gaseous and short-chain n-alkanes (up to n-heptane) were examined in detail. We show that propane metabolism generated terminal and sub-terminal oxidation products such as 1- and 2-propanol, whereas 1-butanol was the only terminal oxidation product detected from butane metabolism. Two gene clusters, prmABCD and smoABCD – coding for soluble di-iron monooxgenases (SDIMOs) involved in gaseous n-alkanes oxidation – were detected in the BCP1 genome. By means of reverse transcriptase-quantitative PCR (RT-qPCR) analysis, a set of substrates inducing the expression of the sdimo genes in BCP1 were assessed as well as their transcriptional repression in the presence of sugars, organic acids or during the cell growth on rich medium (Luria Bertani broth). The transcriptional start sites of both the sdimo gene clusters were identified by means of primer extension experiments. Finally, proteomic studies revealed changes in the protein pattern induced by growth on gaseous- (n-butane) and/or liquid (n-hexane) short-chain n-alkanes as compared to growth on succinate. Among the differently expressed protein spots, two chaperonins and an isocytrate lyase were identified along with oxidoreductases involved in oxidation reactions downstream of the initial monooxygenase reaction step.

Arsenic (As) ranks among the priority metal(loid)s that are of public health concern. In the environment, arsenic is present in different forms, organic or inorganic, featured by various toxicity levels. Bacteria have developed different strategies to deal with this toxicity involving different resistance genetic determinants. Bacterial strains of Rhodococcus genus, and more in general Actinobacteria phylum, have the ability to cope with high concentrations of toxic metalloids, although little is known on the molecular and genetic bases of these metabolic features. Here we show that Rhodococcus aetherivorans BCP1, an extremophilic actinobacterial strain able to tolerate high concentrations of organic solvents and toxic metalloids, can grow in the presence of high concentrations of As(V) (up to 240 mM) under aerobic growth conditions using glucose as sole carbon and energy source. Notably, BCP1 cells improved their growth performance as well as their capacity of reducing As(V) into As(III) when the concentration of As(V) is within 30-100 mM As(V). Genomic analysis of BCP1 compared to other actinobacterial strains revealed the presence of three gene clusters responsible for organic and inorganic arsenic resistance. In particular, two adjacent and divergently oriented ars gene clusters include three arsenate reductase genes (arsC1/2/3) involved in resistance mechanisms against As(V). A sequence similarity network (SSN) and phylogenetic analysis of these arsenate reductase genes indicated that two of them (ArsC2/3) are functionally related to thioredoxin (Trx)/thioredoxin reductase (TrxR)-dependent class and one of them (ArsC1) to the mycothiol (MSH)/mycoredoxin (Mrx)-dependent class. A targeted transcriptomic analysis performed by RT-qPCR indicated that the arsenate reductase genes as well as other genes included in the ars gene cluster (possible regulator gene, arsR, and arsenite extrusion genes, arsA, acr3, and arsD) are transcriptionally induced when BCP1 cells were exposed to As(V) supplied at two different sub-lethal concentrations. This work provides for the first time insights into the arsenic resistance mechanisms of a Rhodococcus strain, revealing some of the unique metabolic requirements for the environmental persistence of this bacterial genus and its possible use in bioremediation procedures of toxic metal contaminated sites.

OPA1 is a GTPase that controls mitochondrial fusion, cristae integrity, and mtDNA maintenance. In humans, eight isoforms are expressed as combinations of long and short forms, but it is unclear whether OPA1 functions are associated with specific isoforms and/or domains. To address this, we expressed each of the eight isoforms or different constructs of isoform 1 in Opa1-/- MEFs. We observed that any isoform could restore cristae structure, mtDNA abundance, and energetic efficiency independently of mitochondrial network morphology. Long forms supported mitochondrial fusion; short forms were better able to restore energetic efficiency. The complete rescue of mitochondrial network morphology required a balance of long and short forms of at least two isoforms, as shown by combinatorial isoform silencing and co-expression experiments. Thus, multiple OPA1 isoforms are required for mitochondrial dynamics, while any single isoform can support all other functions. These findings will be useful in designing gene therapies for patients with OPA1 haploinsufficiency.

Tellurite (TeO32-) is recognized as a toxic oxyanion to living organisms. However, mainly anaerobic or facultative-anaerobic microorganisms are able to tolerate and convert TeO32- into the less toxic and available form of elemental Tellurium (Te0), producing Te-deposits or Te-nanostructures. The use of TeO32--reducing bacteria can lead to the decontamination of polluted environments and the development of "green-synthesis" methods for the production of nanomaterials. In this study, the tolerance and the consumption of TeO32- have been investigated, along with the production and characterization of Te-nanorods by Rhodococcus aetherivorans BCP1 grown under aerobic conditions.Aerobically grown BCP1 cells showed high tolerance towards TeO32- with a minimal inhibitory concentration (MIC) of 2800 μg/mL (11.2 mM). TeO32- consumption has been evaluated exposing the BCP1 strain to either 100 or 500 μg/mL of K2TeO3 (unconditioned growth) or after re-inoculation in fresh medium with new addition of K2TeO3 (conditioned growth). A complete consumption of TeO32- at 100 μg/mL was observed under both growth conditions, although conditioned cells showed higher consumption rate. Unconditioned and conditioned BCP1 cells partially consumed TeO32- at 500 μg/mL. However, a greater TeO32- consumption was observed with conditioned cells. The production of intracellular, not aggregated and rod-shaped Te-nanostructures (TeNRs) was observed as a consequence of TeO32- reduction. Extracted TeNRs appear to be embedded in an organic surrounding material, as suggested by the chemical-physical characterization. Moreover, we observed longer TeNRs depending on either the concentration of precursor (100 or 500 μg/mL of K2TeO3) or the growth conditions (unconditioned or conditioned grown cells).Rhodococcus aetherivorans BCP1 is able to tolerate high concentrations of TeO32- during its growth under aerobic conditions. Moreover, compared to unconditioned BCP1 cells, TeO32- conditioned cells showed a higher oxyanion consumption rate (for 100 μg/mL of K2TeO3) or to consume greater amount of TeO32- (for 500 μg/mL of K2TeO3). TeO32- consumption by BCP1 cells led to the production of intracellular and not aggregated TeNRs embedded in an organic surrounding material. The high resistance of BCP1 to TeO32- along with its ability to produce Te-nanostructures supports the application of this microorganism as a possible eco-friendly nanofactory.

Quartzite caves located on table-top mountains (tepuis) in the Guyana Shield, are ancient, remote, and pristine subterranean environments where microbes have evolved peculiar metabolic strategies to thrive in silica-rich, slightly acidic and oligotrophic conditions. In this study, we explored the culturable fraction of the microbiota inhabiting the (ortho)quartzite cave systems in Venezuelan tepui (remote table-top mountains) and we investigated their metabolic and enzymatic activities in relation with silica solubilization and extracellular hydrolytic activities as well as the capacity to produce antimicrobial compounds. Eighty microbial strains were isolated with a range of different enzymatic capabilities. More than half of the isolated strains performed at least three enzymatic activities and four bacterial strains displayed antimicrobial activities. The antimicrobial producers Paraburkholderia bryophila CMB_CA002 and Sphingomonas sp. MEM_CA187, were further analyzed by conducting chemotaxonomy, phylogenomics, and phenomics. While the isolate MEM_CA187 represents a novel species of the genus Sphingomonas, for which the name Sphingomonas imawarii sp. nov. is proposed, P. bryophila CMB_CA002 is affiliated with a few strains of the same species that are antimicrobial producers. Chemical analyses demonstrated that CMB_CA002 produces ditropolonyl sulfide that has a broad range of activity and a possibly novel siderophore. Although the antimicrobial compounds produced by MEM_CA187 could not be identified through HPLC-MS analysis due to the absence of reference compounds, it represents the first soil-associated Sphingomonas strain with the capacity to produce antimicrobials. This work provides first insights into the metabolic potential present in quartzite cave systems pointing out that these environments are a novel and still understudied source of microbial strains with biotechnological potential.