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Oxidative Stress Responses and Redox Signalling Mechanisms in Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus
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Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
Redox-Sensing-Mechanismen unter Hypochlorit-Stress in Staphylococcus aureus
Full text linkGlutathione (GSH) is the major low molecular weight (LMW) thiol of eukaryotic
organisms and Gram-negative bacteria to maintain the redox balance (chapters
1-2). However, Gram-positive bacteria do not produce GSH. Bacillithiol (BSH)
is utilized as alternative LMW thiol in Firmicutes, such as Bacillus subtilis
and Staphyloccoccus aureus. Mycothiol functions instead as major LMW thiol in
all Actinomycetes, such as Mycobacteria and Corynebacteria. Under oxidative
stress, LMW thiols form mixed disulfides with proteins thiols, termed as
S-thiolations which function as thiol-protection and redox-control mechanism.
The main goal of this work was the identification of novel thiol-switches and
S-thiolated proteins in the thiol-redox proteome of the human pathogens S.
aureus and Corynebacterium diphtheriae under hypochlorous acid (HOCl) stress.
HOCl is a highly reactive oxidant that is produced during neutrophil
infections and is the major cause of bacterial killing. Using the thiol-redox
proteomics approach OxICAT, 58 NaOCl-sensitive protein thiols with >10%
increased oxidations could be identified in S. aureus USA300 (chapters 3 4).
Among these are five S-bacillithiolated proteins, including the two aldehyde
dehydrogenases GapDH and AldA which showed the highest oxidation increase of
~29 % in the OxICAT analysis. GapDH and AldA were S-bacillithiolated at their
active site Cys residues, Cys151 in GapDH and Cys279 in AldA. GapDH represents
the most abundant S-bacillithiolated protein contributing with 4% to the total
Cys proteome of S. aureus. The catalytic active sites of GapDH and AldA are
very sensitive to overoxidation and irreversible inactivation by ROS in vitro.
In the presence of BSH, S-bacillithiolation protects the active sites against
irreversible oxidation and functions in reversible inactivation. Using
molecular docking it was further shown that BSH can undergo disulfide
formation with the GapDH and AldA active site Cys residues without major
conformational changes. In C. diphtheriae, the glycolytic GapDH was identified
as main target for S-mycothiolation under HOCl stress (chapter 5). In
addition, GapDH is also the most abundant protein in the Cys proteome of C.
diphtheriae. Exposure of purified GapDH to H2O2 and NaOCl resulted in
irreversible inactivation due to overoxidation of the active site in vitro.
Treatment of GapDH with H2O2 or NaOCl in the presence of MSH resulted in
S-mycothiolation and reversible GapDH inactivation in vitro, which was faster
compared to the overoxidation pathway. Reactivation of S mycothiolated GapDH
was catalyzed by the Trx and the Mrx1 pathways in vitro. De-mycothiolation by
Mrx1 was faster compared to Trx. Thus, it is interesting to note that the
glycolytic GapDH is a major target for S-thiolation by BSH and MSH across
Gram-positive bacteria. To identify novel redox-sensing regulators in S.
aureus USA300 that could provide protection under HOCl stress, we used an RNA-
seq transcriptomic approach. We identified the novel Rrf2-family redox-sensing
regulator HypR as most strongly induced under NaOCl stress in the
transcriptome under NaOCl stress (chapter 6). HypR was characterized as redox-
sensing repressor that negatively controls expression of the hypR-merA operon
and directly senses and responds to NaOCl and diamide stress by a thiol-based
redox switch. Mutational analysis identified Cys33 and the conserved Cys99 as
essential for NaOCl-sensing while Cys99 is also important for repressor
activity of HypR in vitro and in vivo. The redox-sensing mechanism of HypR
involves Cys33-Cys99' intersubunit disulfide formation by NaOCl stress both in
vitro and in vivo. Moreover, the HypR-controlled flavin disulfide reductase
MerA was shown to protect S. aureus against NaOCl stress and increased
survival in J774A.1 macrophage infection assays. We were further interested to
investigate the changes in the BSH redox potential under NaOCl stress in S.
aureus. Thus, we constructed a genetically encoded bacilliredoxin-fused Brx-
roGFP2 redox biosensor for dynamic live-imaging of BSH redox potential changes
in S. aureus during the growth, oxidative stress and under antibiotics
treatment (chapter 7-8). The Brx-roGFP2 biosensor showed a specific and rapid
response to low levels BSSB in vitro which required the active-site Cys of
Brx. However, the biosensor was unresponsive to other LMW thiol disulfides in
vitro. Dynamic live-imaging in two MRSA isolates USA300 and COL revealed fast
and dynamic responses of the Brx-roGFP2 biosensor under NaOCl and H2O2 stress
and constitutive oxidation of the probe in different BSH-deficient mutants.
Using confocal laser scanning microscopy, the changes in the BSH redox
potential in S. aureus were confirmed at the single cell level. In
phagocytosis assays with THP-1 macrophages, the biosensor was 87 % oxidized in
S. aureus COL. However, no changes in the BSH redox potential were measured
after treatment with different antibiotics classes indicating that antibiotics
do not cause oxidative stress in S. aureus. Our studies demonstrate that this
novel Brx-roGFP2 biosensor catalyzes specific equilibration between the BSH
and roGFP2 redox couples and can be used for dynamic live imaging of the BSH
redox potential inside S. aureus. Future studies are directed to apply this
Brx-roGFP2 biosensor for screening of the BSH redox potential across S. aureus
isolates of different clonal complexes to reveal the differences in pathogen
fitness and in their ROS detoxification capacities as defense mechanisms
against the host immune system. In addition, this biosensor can be applied in
drug research to screen for new ROS-generating antibiotics that affect the BSH
redox potential in S. aureus.Glutathion (GSH) ist die wichtigste niedermolekulare Thiolverbindung in
eukaryontischen Organismen und Gram-negativen Bakterien, um die Redoxbalance
aufrechtzuerhalten (Kapitel 1-2). Gram-positive Bakterien produzieren kein
GSH, sondern dafür alternative Thiolverbindungen. Bacillithiol (BSH) fungiert
als alternative Thiolverbindung in Firmicutes, wie z.B. in Bacillus subtilis
und Staphyloccoccus aureus. Mycothiol kommt dagegen als wichtigste
Thiolverbindung in allen Actinomycetes vor, wie z.B. in Mycobakterien und
Corynebakterien. Niedermolekulare Thiolverbindungen spielen eine wichtige
Rolle bei post-translationalen Modifikationen nach oxidativem Stress, wobei
Cysteine zu S-Thiolierungen oxidiert werden können. S-Thiolierungen schützen
die Thiolgruppe vor irreversibler Oxidation zur Cystein-Sulfonsäure und
fungieren als Redox-Schalter. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, neue
Thiolschalter und S-Thiolierungen im Thiolredoxproteom in den pathogenen
Bakterien S. aureus and Corynebacterium diphtheriae nach HOCl stress zu
identifizieren. HOCl ist ein sehr reaktives Oxidant und wird von Neutrophilen
während der Infektion produziert. HOCl ist deshalb für die Abwehr des
angeborenen Immunsystems gegen Bakterien von großer Bedeutung. Im
Thiolredoxproteom von S. aureus USA300 konnten mittels der OxICAT-Methode 58
NaOCl-sensitive Cysteine identifiziert werden, die >10% erhöhte Oxidation nach
NaOCl-Stress aufwiesen (Kapitel 3 4). Dazu zählten fünf S-bacillithiolierte
Proteine, wie z.B. die Aldehyd-Dehydrogenasen GapDH und AldA, die ca. 29 %
stärker oxidiert waren in der OxICAT-Analyse. GapDH und AldA sind in ihrem
katalytischen Zentrum S-bacillithioliert, am Cys151 von GapDH und am Cys279
von AldA. GapDH ist das am häufigsten vorkommende S-bacillithiolierte Protein,
welches mit 4% zum Gesamt-Cystein-Proteom in S. aureus beiträgt. Die
katalytischen aktiven Zentren von GapDH und AldA sind sehr sensitiv gegenüber
Überoxidationen und irreversiblen Inaktivierungen durch ROS in vitro. In
Gegenwart von BSH und ROS kommt es zur S-Bacillithiolierung der aktiven
Zentren von GapDH und AldA. Die S-Bacillithiolierung dient als Schutz der
Thiolgruppe vor Überoxidation und führt ebenfalls zur reversiblen
Inaktivierung der Enzyme. Durch molekulares Docking konnte weiterhin gezeigt
werden, dass die S-Bacillithiolierung der Cysteine in den aktiven Zentren von
GapDH und AldA keine Konformationsänderungen erfordert. In C. diphtheriae
wurde die glykolytische GapDH als S-mycothioliert nach HOCl-Stress
identifiziert (Kapitel 5). GapDH ist ebenfalls das am häufigsten vorkommende
Protein im Cystein-Proteom von C. diphtheriae. Nach Exposition von gereinigtem
GapDH mit H2O2 und NaOCl kam es zur Überoxidation des aktiven Zentrums zur
Sulfonsäure, was zur irreversiblen Inaktivierung führte. Die Oxidation von
GapDH durch H2O2 und NaOCl in Gegenwart von MSH führte zur S-mycothiolierung
und reversiblen GapDH Inaktivierung in vitro. Kinetische Messungen zeigten
weiterhin, dass die S-Mycothiolierung schneller ablief als die Überoxidation
zur Sulfonsäure. Die Reaktivierung von S mycothiolierten GapDH konnte sowohl
durch den Trx-Pathway als auch durch Mrx1 katalysiert werden in vitro. Die
Reduktion der Mycothiolierungen mittels Mrx1 verlief wesentlich schneller im
Vergleich zur Reduktion durch Trx. Somit wurde hiermit die glykolytische
Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase GapDH als ein wichtiges S-thioliertes
metabolisches Enzym in verschiedenen Gram-positiven Bakterien identifiziert
und charakterisiert. Wir waren weiterhin interessiert, neue HOCl-spezifische
redox-sensitive Regulatoren zu identifizieren. Dazu wurde eine RNA-seq
Transkriptomanalyse nach NaOCl-Stress durchgeführt. Wir konnten einen neuen
Regulator der Rrf2-Familie identifizieren, der sehr stark durch HOCl-Stress im
Transkriptom induziert wurde (Kapitel 6). HypR wurde als neuer redox-
sensitiver Repressor charakterisiert, der die Expression des hypR-merA-Operons
negativ reguliert. HypR wird direkt nach NaOCl und Diamid-Stress über eine
reversible Thioloxidation reguliert. Durch Mutagenese wurde gezeigt, dass
Cys33 und das konservierte Cys99 essential für das Redox-sensing nach NaOCl-
Stress sind. Cys99 ist ebenfalls wichtig für die Repressor-Aktivität von HypR
in vitro und in vivo. HypR wird nach NaOCl-Stress durch eine intermolekulare
Disufidbrückenbildung zwischen Cys33 und Cys99' in vitro und in vivo
reguliert. HypR reguliert die Flavin-Disulfid-Oxidoreduktase MerA. Es konnte
gezeigt werden, dass MerA am Schutz von S. aureus gegenüber NaOCl-Stress
beteiligt ist und zum Überleben in Infektionsassays mit Makrophagen beiträgt.
Unsere weiteren Untersuchungen zielten darauf ab, die Veränderungen im BSH-
Redoxpotential in S. aureus nach oxidativen Stress zu messen. Dafür wurde ein
genetisch-kodierter Bacilliredoxin-fusionierter Brx-roGFP2-Biosensor
konstruiert für die Analyse des BSH-Redoxpotentials in S. aureus während des
Wachstums, nach oxidativem Stress und nach Antibiotika-Behandlung (Kapitel
7-8). Der Brx-roGFP2-Biosensor zeigte eine spezifische und schnelle Oxidation
nach Inkubation mit geringen Mengen BSSB in vitro, welche auf das aktive
Zentrum von Brx zurückzuführen war. Keine Oxidation des Biosensors wurde nach
Inkubation mit anderen niedermolekularen Thiolverbindungen gemessen.
Biosensor-Messungen in zwei MRSA-Isolaten USA300 und COL zeigten eine schnelle
und dynamische Oxidation des Brx-roGFP2 Biosensors nach NaOCl und H2O2-Stress.
Der Biosensor war konstitutiv oxidiert in verschiedenen BSH-negativen S.
aureus Mutanten. Durch konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie konnten die
Veränderungen im BSH-Redoxpotential in S. aureus auf Einzelzell-Ebene
bestätigt werden. Nach Infektionsversuchen mit THP-1 Makrophagen wurde eine 87
%-ige Oxidation des Biosensors in S. aureus COL gemessen. Jedoch wurden keinen
Veränderungen des BSH-Redoxpotentials nach Behandlung mit verschiedenen
Antibiotika nachgewiesen. Dies weist darauf hin, dass Antibiotika in S. aureus
keinen oxidativen Stress verursachen. Unsere Untersuchungen zeigten, dass der
neue Brx-roGFP2 Biosensor eine spezifische Äquilibrierung zwischen den BSH und
roGFP2 Redoxpaaren katalysiert. Deshalb kann der Biosensor weiterhin in S.
aureus angewandt werden für dynamische Messungen des BSH-Redoxpotentials. In
zukünftigen Studien soll der Brx-roGFP2 Biosensor für das Screening des BSH-
Redoxpotentials in S. aureus-Isolaten verschiedender klonaler Komplexe
eingesetzt werden. Somit könnten Unterschiede in der Fitness und Entgiftung
von ROS zwischen verschiedenen S. aureus-Isolaten untersucht werden als
Abwehrmechanismen gegen das Immunsystem des Wirts. Der Biosensor kann
ebenfalls in der Antibiotika-Forschung eingesetzt werden, um nach neuen ROS-
produzierenden Antibiotika zu screenen, die einen Einfluss auf das BSH-
Redoxpotential von S. aureus haben
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