Evolution of Toll, Spatzle and MyD88 in insects: the problem of the Diptera bias.

BACKGROUND: Arthropoda, the most numerous and diverse metazoan phylum, has species in many habitats where they encounter various microorganisms and, as a result, mechanisms for pathogen recognition and elimination have evolved. The Toll pathway, involved in the innate immune system, was first described as part of the developmental pathway for dorsal-ventral differentiation in Drosophila. Its later discovery in vertebrates suggested that this system was extremely conserved. However, there is variation in presence/absence, copy number and sequence divergence in various genes along the pathway. As most studies have only focused on Diptera, for a comprehensive and accurate homology-based approach it is important to understand gene function in a number of different species and, in a group as diverse as insects, the use of species belonging to different taxonomic groups is essential. RESULTS: We evaluated the diversity of Toll pathway gene families in 39 Arthropod genomes, encompassing 13 different Insect Orders. Through computational methods, we shed some light into the evolution and functional annotation of protein families involved in the Toll pathway innate immune response. Our data indicates that: 1) intracellular proteins of the Toll pathway show mostly species-specific expansions; 2) the different Toll subfamilies seem to have distinct evolutionary backgrounds; 3) patterns of gene expansion observed in the Toll phylogenetic tree indicate that homology based methods of functional inference might not be accurate for some subfamilies; 4) Spatzle subfamilies are highly divergent and also pose a problem for homology based inference; 5) Spatzle subfamilies should not be analyzed together in the same phylogenetic framework; 6) network analyses seem to be a good first step in inferring functional groups in these cases. We specifically show that understanding Drosophila's Toll functions might not indicate the same function in other species. CONCLUSIONS: Our results show the importance of using species representing the different orders to better understand insect gene content, origin and evolution. More specifically, in intracellular Toll pathway gene families the presence of orthologues has important implications for homology based functional inference. Also, the different evolutionary backgrounds of Toll gene subfamilies should be taken into consideration when functional studies are performed, especially for TOLL9, TOLL, TOLL2_7, and the new TOLL10 clade. The presence of Diptera specific clades or the ones lacking Diptera species show the importance of overcoming the Diptera bias when performing functional characterization of Toll pathways.

Just around the Corner: Advances in the Optimization of Yeasts and Filamentous Fungi for Lactic Acid Production.

Lactic acid (LA) production has seen significant progress over the past ten years. LA has seen increased economic importance due to its broadening use in different sectors such as the food, medicine, polymer, cosmetic, and pharmaceutical industries. LA production bioprocesses using microorganisms are economically viable compared to chemical synthesis and can benefit from metabolic engineering for improved productivity, purity, and yield. Strategies to optimize LA productivity in microorganisms on the strain improvement end include modifying metabolic routes, adding gene coding for lactate transporters, inducing tolerance to organic acids, and choosing cheaper carbon sources as fuel. Many of the recent advances in this regard have involved the metabolic engineering of yeasts and filamentous fungi to produce LA due to their versatility in fuel choice and tolerance of industrial-scale culture conditions such as pH and temperature. This review aims to compile and discuss metabolic engineering innovations in LA production in yeasts and filamentous fungi over the 2013-2023 period, and present future directions of research in this area, thus bringing researchers in the field up to date with recent advances.

Análise do comportamento de oviposição do mosquito Aedes aegypti em Paquetá/RJ

Aedes aegypti é um dos mais importantes insetos vetores, sendo responsável pela transmissão dos vírus da dengue, chikungunya e Zika no Brasil, causando atualmente grande impacto para a saúde pública. O mosquito é tradicionalmente controlado através do uso de inseticidas químicos, gerando uma pressão de seleção que faz com que o número de mosquito resistentes aumentem, comprometendo os programas de controle vetorial. Com isto, novas metodologias de controle estão ganhando impulso, o que torna importante o conhecimento do tamanho estrutura populacionais e do comportamento do vetor, como o comportamento de oviposição. Diversos estudos sobre esta espécie sugerem a existência da oviposição em saltos. Porém, em algumas populações estudadas o comportamento de oviposição em saltos não foi observado, e por isso, uma melhor avaliação se torna necessária. A seleção de um local de oviposição pela fêmea pode influenciar na sobrevivência da espécie e aumentar a dispersão do mosquito, sendo fundamental para a epidemiologia das arboviroses. Estudos de parentesco genético, são muito comuns para análise de comportamento em diversas espécies. Este trabalho, busca analisar o comportamento de oviposição do mosquito Ae. aegypti, através da análise de parentesco feita em indivíduos de uma mesma armadilha e entre armadilhas diferentes. Para essa inferência diversas metodologias se encontram disponíveis, mas, em sua maioria, são voltadas para determinar parentesco em populações naturais, onde ambos os indivíduos parentais e a prole estão na amostra, o que não é possível no estudo com mosquitos Portanto, buscou\2013se avaliar, através de simulação, dois diferentes programas de reconstrução de parentesco para determinar qual melhor se adequa aos dados aqui trabalhados. Para isso, armadilhas foram instaladas no bairro de Paquetá/RJ, e as amostras coletadas foram analisadas com o uso de doze loci microssatélites. Os programas de inferência de parentesco Colony e ML-Relate foram comparados através da avaliação de dados simulados. Para as simulações, sete diferentes cenários foram criados, cada um com um total de 250 indivíduos e diferentes porcentagens de meio-irmão. Assim, foram inferidas a proporção de falsos positivos e negativos, possibilitando uma verificação da acurácia de cada programa. As simulações dos dados mostram que muitos indivíduos são categorizados de maneira incorreta nos diferentes cenários testados, mostrando que a presença de meio irmãos na amostra dificultam a categorização correta das díades. O programa ML-Relate apresentou uma acurácia de até 95%, mas taxas de classificação corretas de irmãos completos baixas. O programa Colony apresentou maior acurácia (98%), menores taxas de erro e altas taxas de classificações corretas. Portanto o programa Colony foi usado para a inferência do parentesco das amostras coletadas em Paquetá onde foi observada a presença de irmãos completos entre diferentes armadilhas instaladas no verão, indicando o comportamento de oviposição em saltos nas fêmeas de Ae. aegypti. O mesmo não foi observado nas amostras coletadas no inverno, o que indica uma menor dispersão das fêmeas neste período