Doctor of Philosophy / Biochemistry and Molecular Biophysics Interdepartmental Program / Brian V. Geisbrecht / The pathogenic bacterium Staphylococcus aureus actively evades many aspects of human innate immunity by expressing a series of secreted inhibitory proteins. A number of these proteins have been shown to specifically bind to and inhibit components of the complement system. Since complement is known to play a significant role in the pathophysiology of human inflammatory diseases, our long-term goal is to understand the structure, function, and mechanism of Staphylococcal immune evasion proteins to develop complement-targeted therapeutics. Since its discovery, the extracellular adherence protein (Eap) has been shown to be a crucial component in the pathogenesis and survival of S. aureus through its ability to interact and inhibit multiple aspects of the innate immune system. We have shown that Eap inhibits the classical and lectin pathways of complement by a previously undescribed mechanism. Specifically, Eap binds with nanomolar affinity to complement protein C4b, and thereby blocks binding of the classical and lectin pathway pro-protease C2 to C4b. This effectively eliminates formation of the CP/LP C3 proconvertase, which is required for amplification of downstream complement activity and subsequent inflammatory events. The full-length, mature Eap protein from S. aureus strain Mu50 consists of four ~97 residue domains, each of which adopt a similar beta-grasp fold, and are connected to one another through short linker regions that give rise to an elongated, but structured protein. Through multiple structural and functional assays, we have identified the 3rd and 4th domains of Eap as being critical for interacting with C4b and subsequent inhibition of the complement cascade. Alternative approaches to a standard co-crystal structure of Eap34 bound to C4b provided evidence that Eap domains 3 and 4 both contain a low affinity, but saturable binding site for C4b; we were able to map these sites to the α-chain and γ-chain, specifically the metal-ion-dependent adhesion site of the C345c domain, of C4b, both of which have been previously shown to be required for pro-protease binding. To provide higher resolution information, we took advantage of the abundance of surface exposed lysines in Eap34, and employed a lysine-acetylation foot printing mass spectrometry technique. This identified seven lysines in Eap34 that undergo changes in solvent exposure upon C4b binding and confirmation of these residues was done through site-directed mutagenesis, followed by direct binding and functional assays. Together, these results provide structural and functional insight into one of the many ways that Staphylococcus aureus can evade the killing powers of the innate immune system. Future plans are directed at conducting site-specific screens to identify small molecule/peptide compounds that target the Eap34 binding site on C4b. Such molecules would constitute attractive lead compounds in the search for specific inhibitors of the classical and lectin complement pathways.

Myasthenia gravis (MG) is an autoimmune disease whose name means "grave muscular weakness". MG is a rare disease affecting only 200-400 persons per million and the characteristic symptoms include muscle weakness, particularly in highly active voluntary muscles. MG affects the neuromuscular junction in an antibody-mediated manner, resulting in impaired nerve-muscle cell communication in affected individuals. Specifically, two main proteins are targeted: nicotinic acetylcholine receptors (ACh receptors) and a muscle-specific tyrosine kinase (MuSK). Previous studies have discovered the mechanism of MG pathogenesis but the exact mechanisms which cause the failure to maintain self-tolerance have not been discovered. Based on current knowledge of MG, this paper will explore potential causes of the disease and provide numerous hypotheses directed at future research opportunities.

Importantes estudos voltados para a análise das secreções de anfíbios fundamentam-se na grande quantidade de componentes biologicamente ativos presentes nas mesmas, tais como aminas biogênicas, esteróides, aminopolissacarídeos, glicosídeos, inibidores de proteases e diversos outros compostos, responsáveis pela complexa sintomatologia observada no envenenamento. O gênero Bufo apresenta diversas moléculas em suas excreções que podem ser divididas em categorias como aminas biogênicas, bufadienolídeos (bufogeninas), esteróides (bufotoxinas), alcalóides, peptídeos e proteínas. Marongio (2006) verificou que o veneno do sapo Bufo paracnemis, hoje classificado como Rhinella schneideri, apresenta componente ativo sobre a via clássica do sistema complemento (SC), necessitando de melhores estudos e caracterização. Os objetivos deste trabalho foram, portanto, o isolamento e caracterização química do componente do veneno de Rhinella schneideri responsável pelos efeitos observados sobre o sistema complemento. Para a purificação, o veneno foi inicialmente submetido a uma cromatografia catiônica (CM-Celulose-52), obtendo-se 7 frações denominadas C1, C2, C3, C4, C5, C6 e C7. A fração C1 foi cromatografada em resina aniônica (DEAE-SepharoseTM), resultando em 4 subfrações denominadas D1, D2, D3, e D4. A subfração D3 apresentou atividade sobre o sistema complemento e foi submetida a uma Gel Filtração (SephacrylTMS-200), fornecendo 5 subfrações denominadas S1, S2, S3, S4, e S5. As subfrações S2 e S5 induziram redução da atividade hemolítica das vias clássica/lectinas. Ambas apresentaram resultados positivos nos ensaios de migração de neutrófilos e imunoeletroforese bidimensional. No ensaio de capacidade geradora de SC5b-9, a subfração S2 apresentou maior significância frente as demais subfrações utilizadas. Visando esclarecer o mecanismo de ação das subfrações ativas sobre o sistema complemento, testes de determinação da atividade proteolítica ou inibitória de proteases (tripsina, quimotripsina e elastase) foram realizados. No entanto, nas concentrações utilizadas, as amostras não mostraram atividade proteolítica ou inibitória de protease. Os compostos isolados foram também submetidos ao sequenciamento amino-terminal inicial. Foi possível a identificação dos primeiros 15 aminoácidos da banda protéica majoritária do gel de poliacrilamida e 10 e 5 aminoácidos das subfrações S2 e S5, respectivamente. No entanto, os resultados de sequenciamento N-terminal apresentaram baixa confiabilidade, devido à baixa quantidade de material utilizada. Neste trabalho foram isolados e caracterizados dois compostos capazes de induzir a ativação do sistema complemento. Esta ação foi evidenciada, após exposição do soro humano normal às subfrações, por induzirem à formação do complexo SC5b-9 e aumentarem a migração de neutrófilos, provavelmente por induzirem a formação de fatores quimiotáticos. Este estudo permitiu avaliar melhor alguns componentes presentes na complexa mistura que é o veneno de Rhinella schneideri, que, no futuro, poderão se tornar ferramentas farmacológicas importantes para o estudo de diversas patologias relacionadas ao sistema complemento. / Important studies focused on amphibians secretions analysis are based on large amount of biologically active components present in them, such as biogenic amines, steroids, polysaccharide amine, glycosides, protease inhibitors and several other compounds, responsible for complex symptomatology observed in the envenomation by Bufo paracnemis. The genus Bufo presents several molecules in their excretions that can be divided into categories such as biogenic amines, bufadienolides (Bufogenin), steroids (Bufotoxins), alkaloids, peptides and proteins. Marongio (2006) found in one of his studies the toad poison of Bufo paracnemis, now classified as Rhinella schneideri, has an active component of the classical pathway of the complement system (SC), which needs further studies and characterization. The purification process of this study was accomplished through cation chromatography (CM-Cellulose-52), and seven fractions were obtained, called C1, C2, C3, C4, C5, C6 e C7. The fraction C1 was chromatographed on anion-exchange resin (DEAE- SepharoseTM) resulting in 4 subfractions referred to as D1, D2, D3, and D4. The subfraction D3 showed activity on complement system and was subjected to gel filtration (SephacrylTMS-200) giving 5 subfractions termed S1, S2, S3, S4, and S5. The subfractions S2 and S5 induced reduction of the hemolytic activity of the classical/lectin pathway. Both showed positive results in the assays of migration of neutrophils and bidimensional immunoelectrophoresis. In the assay of generating capacity of SC5b-9, the subfraction S2 presented greater significance when compared to the other used subfractions. Aiming to clarify the action mechanism of the active subfractions on the complement system, tests of determination of the proteolytic or inhibitory activity of proteases (trypsin, chymotrypsin and elastase) had been done. However, in the used concentrations, the samples had not shown proteolytic or inhibitory activity of protease. The isolated compounds also had been submitted to the initial amino-terminal sequence. The identification of the first 15 aminoacids of the major proteinic band of the polyacrylamide gel and 10 and 5 aminoacids of the subfractions S2 and S5 was possible, respectively. However, the sequence of N-terminal results had presented low trustworthiness, due to the low amount of used material. In this work, were isolated and characterized two capable compounds to induce the activation of the complement system. This action was evidenced, after exposition of the normal human serum to the subfractions, for inducing to the formation of the SC5b-9 complex and will increase the migration of neutrophils, probably because they can induce the formation of chemotactic factors. This study allowed a better evaluation of some components present in the complex mixture which is the poison of Rhinella schneideri, that, in the future, important pharmacological tools for the study of diverse pathologies related the complement system.

O Sistema Complemento é parte da resposta imune inata e é de suma importância para a eliminação de processos infecciosos e para garantir a homeostase. A leptospirose é uma zoonose causada por bactérias do gênero Leptospira. Essas bactérias invadem o organismo pela pele lesionada ou mucosas após contato com a urina de roedores, invadindo a corrente sanguínea até atingir o fígado, pulmão, baço e rim. Neste trabalho observamos qual a importância da proteína C3 na infecção in vivo por L. interrogans. Observamos que a deficiência da proteína C3 causa uma falha na resposta imunológica, causando uma diminuição da proliferação celular de monócitos, neutrófilos e linfócitos B e T. Essa falha da proliferação celular tem como consequência uma diminuição da resposta inflamatória, causando uma falha na eliminação bacteriana dos principais órgãos-alvo nos primeiros dias de infecção. Essa falha demonstrou ter consequências em fases mais tardias da doença, principalmente no rim, onde observamos o aparecimento de nefrite intersticial apenas nos camundongos deficientes de C3. / The Complement System is part of the innate immune response and have great importance in the elimination of infectious processes and for ensuring homeostasis. Leptospirosis is a zoonosis caused by bacteria of the genus Leptospira. These bacteria invade the body through the injured skin or mucous membranes after contact with the urine of rodents, invading the bloodstream until it reaches the liver, lung, spleen and kidney. In this work we observed the importance of the C3 protein in the infection by L. interrogans. We observed that deficiency of C3 causes a failure of the immune response, causing a decrease in the cellular proliferation of monocytes, neutrophils and B and T lymphocytes. This failure of cellular proliferation results in a decrease in the inflammatory response, causing a failure in bacterial elimination of the target organs in the early stage of infection. This failure has been shown to have consequences in later stages of the disease, especially in the kidney, where we observed the appearance of interstitial nephritis only in C3-deficient mice.

O sistema complemento participa da imunidade natural e da imunidade adquirida. Este sistema pode ser ativado por três diferentes vias: a via clássica, a via alternativa e a via das lectinas, desencadeando uma cascata proteolítica que irá resultar na possível eliminação de microorganismos e, por sua vez, no restabelecimento da homeostasia do indivíduo. A proteína C3 possui um papel central participando das três vias deste sistema. Sua clivagem gera fragmentos que estão associados a várias funções biológicas como opsonização, quimiotaxia, anafilatoxinas, além da formação da C3-convertases, que amplificam a via de ativação efetora contra patógenos. A completa deficiência de C3 é rara, está comumente associada a repetidas infecções, ao desenvolvimento de doenças mediadas por imunocomplexos e glomerulonefrite. Neste trabalho nós investigamos as bases moleculares desta deficiência em uma paciente com histórico de consanguinidade. Nosso estudo identificou uma mutação genética responsável pela completa deleção do éxon 27, implicando na perda de 99 nucleotídeos (região 3450 até 3549 correspondente ao cDNA do C3). O sequenciamento do gene C3 da região 6690313 até 6690961 mostrou uma troca de nucleotídeos T por um C (T → C) na posição 6690626, causando a exclusão do o éxon 27 e deficiência da proteína C3 do complemento humano nessa paciente. Também confirmamos o padrão de herança autossômica recessiva desta deficiência. Verificamos ainda que os fibloblastos da paciente estimulados com LPS por 24 h foram incapazes de secretar a proteína C3, o que nos leva a suspeitar que esta proteína mutante seja rapidamente degradada ainda dentro da célula, impedindo sua liberação para o meio extracelular. / The complement system participates in the natural immunity and acquired immunity. This system can be activated by three different pathways: the classical pathway, the alternative pathway and the lectin pathway, triggering a proteolytic cascade that will possibly result in the elimination of microorganisms and, in turn, in restoring the homeostasis of the individual. The C3 protein has a central role in the activation of all pathways. Its cleavage produces fragments that are associated with various biological functions such as opsonization, chemotaxis, and production of anaphylatoxins. In addition, the C3 participates in formation of C3 convertase of the alternative pathway which amplifies the activation of effector against pathogens. The complete C3 deficiency is rare and commonly associated with recurrent infections, development of diseases mediated by immune complexes and glomerulonephritis. In this work, we investigated the molecular basis of this deficiency in a patient family with a history of consanguinity. Our study has identified a genetic mutation responsible for the complete deletion of exon 27, resulting in the loss of 99 nucleotides (region 3450 to 3549 of the cDNA corresponding to C3). The sequencing of the C3 region 6690313 to 6690961 showed a T nucleotide exchange to C (T → C) at position 6690626 causing deletion of exon 27 leading to deficiency of the human complement protein C3 in this patient. We also confirmed the autosomal recessive patters of this patient deficiency in the family. We observed that patient fibroblasts stimulated with LPS for 24 h were unable to secrete C3, which leads us to suspect that this protein is degraded within the cell preventing its release into the extracellular.

Este trabalho relata o isolamento e caracterização bioquímica parcial de componentes do veneno de Tityus serrulatus (VTs) com ação sobre o sistema complemento (SC). O procedimento de purificação envolveu uma cromatografia de troca iônica do VTs em CM-celulose-52, em pH 7,8 e doze frações foram obtidas, denominadas de I a XIII. A fração I, que apresenta atividade sobre o SC sérico, foi filtrada em Sephacryl S-200 e dez subfrações foram obtidas e denominadas I-1 a I-10. A subfração I-1 foi recromatografada em uma coluna de DEAE-Sepharose, em pH 7,8. Cinco subfrações foram obtidas (DE-1 a DE-5) e as subfrações DE-2, DE-3 e DE-4 incubadas com soro humano normal (SHN) induziram redução da atividade lítica da via clássica/lectina (VC/L) de forma concentração-dependente. A subfração DE-2 apresentou uma banda eletroforética única no gel de eletroforese de poliacrilamida com SDS (SDS-PAGE), com peso molecular (PM) de aproximadamente 247.000 na ausência de b-mercaptoetanol e seis bandas na presença de b-mercaptoetanol. O procedimento de purificação dos componentes ativos da subfração I-4 envolveu basicamente uma cromatografia de troca iônica em Mono-Q, em pH 7,1. Sete subfrações (MQ-1 a MQ-7) foram obtidas neste passo cromatográfico. As proteínas MQ-5 e MQ-7 da subfração I-4 induziram redução da atividade hemolítica das VC/L e via alternativa (VA). Com o objetivo de investigar o mecanismo de ação sobre o SC, SHN foi incubado com a subfração I-4 ou seus componentes (MQ-5 e MQ-7). A imunoeletroforese mostrou a clivagem do fator B e de C3 por estas proteínas, similar ao induzido pela incubação de SHN com zimosan, o que confirma a hipótese de que MQ-5 e MQ-7 induzem a ativação do SC. A capacidade de gerar fatores quimiotáticos no soro foi investigada. Nas condições experimentais, a incubação de SHN com a subfração I-4, proteínas MQ-5 e MQ-7 induziu a migração de neutrófilos similar a induzida pela incubação de soro com zimosan, demonstrando que estas proteínas induzem clivagem de C3 e C5, gerando os fragmentos ativos de C3a e C5a. As proteínas MQ-5 e MQ-7 não foram capazes de lisar eritrócitos de coelho e carneiro. MQ-5 e MQ-7 não induziram redução da atividade hemolítica da VC/L após o aquecimento a 100ºC, portanto a ação destas proteínas não é conseqüência da presença de produtos bacterianos, como lipopolissacarídeos (LPS). As proteínas MQ-5 e MQ-7 apresentaram atividade fibrinogenolítica e caseinolítica e são metaloproteases, já que a atividade fibrinogenolítica foi inibida por EDTA, EGTA e 1,10-fenantrolina. Ambas proteínas apresentaram uma banda eletroforética única por SDS-PAGE, com um PM aproximado de 24.500 na ausência de b-mercaptoetanol, 33.100 na presença de b-mercaptoetanol e um ponto isoelétrico de 4,2. A seqüência N-terminal (Degradação de Edman) e a seqüência de peptídeos trípticos (Espectrometria de massa ESI-MS/MS) de MQ-5 e MQ-7 foram determinadas. Ambas proteínas apresentaram seqüência similar de aminoácidos. Em resumo, este trabalho mostrou que o VTs contém proteases (MQ-5 e MQ-7, metaloproteases) que são capazes de ativar o SC e podem ser importantes no processo inflamatório que ocorre em conseqüência do envenenamento. Além disso, estas proteínas podem ser usadas para depledar o SC em modelos experimentais de doenças em que este sistema está envolvido. / This work reports the isolation and partial biochemical characterization of components from Tityus serrulatus venom (TsV) with action on the complement system (CS). The purification procedure involved an ion-exchange chromatography of TsV on CM-celullose-52, at pH 7.8, twelve fractions were obtained and named I to XIII. Fraction I, showing activity on the serum CS, was filtered on Sephacryl S200 and ten subfractions were obtained and denominated I-1 to I-10. The subfraction I-1 was rechromatographed on a column of DEAE-sepharose, at pH 7.8. Five subfractions were obtained (DE-1 to DE-5) and subfractions DE-2, DE-3 and DE-4 incubated with NHS induced a concentration-dependent reduction in lytic activity of CP/L. Subfraction DE-2 showed a single electrophoretic band by SDS-PAGE, with a molecular weight (MW) of approximately 247,000 in the absence of -mercaptoethanol and six bands in the presence of -mercaptoethanol. The purification procedure of the active compounds of subfraction I-4 involved basically an ion-exchange chromatography on Mono-Q, at pH 7.1. Seven subfractions (MQ-1 to MQ-7) were obtained in this chromatography step. We found that proteins MQ-5 and MQ-7 of subfraction I-4 induced reduction in hemolytic activity for CP/L and AP. In order to investigate the mechanism of action on the CS, NHS was incubated with subfraction I-4 or its components (MQ-5 and MQ-7). The immunoelectrophoresis showed cleavage of factor B and C3 by these proteins, similar to that induced by incubation of NHS with zymosan, which corroborated the hypothesis that MQ-5 and MQ-7 induce activation of the CS. Their capacitiy to elicit serum-induced chemotaxis was then investigated. Under our assay conditions, incubation of NHS with subfraction I-4, protein MQ-5 and MQ-7 induced neutrophil migration similar to that induced by incubation of serum with zymosan, showing that the proteins induce cleavage of C3 and C5, thereby generating the active fragments C3a and C5a. Proteins MQ-5 and MQ-7 alone were unable to lyse rabbit or sheep erythrocytes. MQ-5 and MQ-7 did not induce reduction in hemolytic activity for CP/L after being heated to 100ºC, therefore the action of these proteins is not a consequence of the presence of bacterial products, such as lipopolyssaccharides (LPS). Proteins MQ-5 and MQ-7 showed fibrinogenolytic and caseinolytic activities and they probably are metalloproteases, since its fibrinogenolytic activity was inhibited by EDTA, EGTA and 1,10-phenantroline. Both MQ-5 and MQ-7 showed a single electrophoretic band by SDS-PAGE, with an approximate MW of 24,500 in the absence of -mercaptoethanol, 33,100 in the presence of -mercaptoethanol and an isoelectric point of 5.9. The N-terminal sequence (Edman Degradation) and the sequence of tryptic peptides (Mass spectrometry- ESI-MS/MS) from MQ-5 e MQ-7 were determined. The proteins MQ-5 e MQ-7 showed similar sequence of aminoacids. In summary, this work showed that the TsV venom contains proteases (MQ-5 and MQ-7, metalloproteases) which are able to activate the CS, and may therefore be important in the context of the inflammatory process occurring in consequence of envenomation. In addition these proteins may be used to deplete complement in experimental models of diseases involving participation of this system.

A properdina tem a capacidade de estabilizar o complexo enzimático C3bBb, com função de C3-convertase da Via Alternativa, capaz de clivar moléculas de C3, gerando C3a e C3b. Diferentes trabalhos têm sugerido que a properdina pode se ligar diretamente à superficie de um patógeno independentemente complexo enzimático C3bBb. No que diz respeito à interação de properdina com Leptospira tanto patogênica quanto não patogênica, nada se conhece na literatura. Neste trabalho demostramos que tanto a properdina presente no SHN, quanto purificada e todos os seus oligômeros interagiram com tais espiroquetas. Também observamos que a ligação da properdina pode acontecer diretamente na superfície da bactéria ou após ligação prévia do fragmento C3b. Observamos também, que na presença de SHN estas bactérias foram totalmente eliminadas, no entanto, 70% das bactérias sobreviveram quando incubadas com SHD-P. Já a adição de properdina purificada ao SHD-P provoca uma marcante diminuição no número de leptospiras viáveis. Avaliamos também quais proteínas bacterianas teriam a capacidade de se ligar à properdina. Entre as proteínas recombinantes de L. interrogans, apenas a lipoproteína LIC11087, uma proteína presente unicamente na superfície de leptospiras patogênicas, interagiu com a properdina. Todos os oligômeros de properdina presentes no SHN interagiram com a lipoproteína LIC11087. Determinamos por quantificação do complexo enzimático usando anti-Factor B policlonal que a properdina apresenta uma significativa atividade reguladora quando se depositava na superfície das bactérias não patogênicas, promovendo desta maneira, a formação da C3-convertase da Via Alternativa. Constatamos também nos sorovares patogênicos, pouca atividade reguladora pela properdina quando estas leptospiras foram pré-incubadas com a proteína. Também encontramos que a ligação da properdina na superfície de leptospiras contribui para um aumento da fagocitose por polimorfonucleares humanos de leptospiras, principalmente das não patogênicas. Nossos dados obtidos até o momento sugerem que a properdina liga-se na superfície das leptospiras patogênicas e não patogênicas; participa no processo de eliminação de leptospiras não patogênicas pela Via Alternativa; e, após sua deposição na superfície das bactérias, contribui para a formação de uma C3-convertase nas bactérias não patogênicas, diferente ao modelo tradicional. / Properdin is a positive regulatory protein that stabilizes the C3- and C5-convertases of the alternative pathway. Several studies have suggested that properdin can bind directly to the surface of a pathogen regardless enzyme complex C3bBb. With regard to the interaction of properdin with both pathogenic Leptospira and non-pathogenic, nothing is known in the literature. In this work we demonstrate that both properdin present in SHN and purified and all their oligomers interacted with spirochetes and of properdin can binding directly on the surface of bacteria or after prior binding of C3b fragment. We also observed that the Activation of the alternative pathway of complement is crucial for killing non-pathogenic L. biflexa and properdin acts effectively since this bacterium proliferates in P-depleted human serum. Since the addition of purified properdin the SHD-P causes a marked decrease in the number of viable leptospires. We also evaluated bacterial proteins which have the ability to bind to properdin. Among several recombinant leptospiral membrane proteins tested, lipoprotein LIC11087, present only in pathogenic Leptospira, was the ligand for P, P2, P3 and P4. Determined by quantifying the enzyme complex using polyclonal anti-factor B that properdin presents a significant regulatory activity when deposited on the surface of non-pathogenic bacteria, thereby promoting the formation of C3 convertase Alternative pathway. We found also in pathogenic serovars, little regulatory activity by properdin when they were preincubated leptospires with the protein. We also found that the binding of properdin in leptospiras surface contributes to increased phagocytosis of leptospira by human polymorphonuclear, mainly from non-pathogenic. Our data obtained suggest that properdin binds to Leptospira species and may play an important role to limit the proliferation of non-pathogenic Leptospira; participates in leptospiras elimination process nonpathogenic Via Alternative; and, after deposition on the surface of bacteria, it contributes to the formation of a C3 convertase in non-pathogenic bacteria, different from the traditional model.

A leptospirose está entre as principais zoonoses causadoras de morbidade e morte em humanos. Neste tipo de infecção, a resposta imune inata e humoral são essenciais para o seu controle. Nós avaliamos a importância de C3 na fagocitose Leptospira interrogans sorovar Kennewicki estirpe Pomona Fromm por macrófagos obtidos de camundongos selvagens e deficientes da proteína C3 do Sistema Complemento. Nossos resultados demonstram que as leptospiras são refratárias à ação dos macrófagos e que a internalização dessas bactérias, só pôde ser melhorada após adição de soro, como fonte de C3b e iC3b. Além disso, nós também investigamos a participação de C3 na produção de anticorpos. Para tanto, nós imunizamos camundongos selvagens e deficientes em C3 com a bactéria. Os camundongos deficientes em C3 produziram baixos níveis de anticorpos em comparação com os camundongos selvagens. É importante destacar que a produção de anticorpos envolve a participação do fragmento C3d(g), reconhecido como importante adjuvante na imunidade humoral. / Leptospirosis is amongst the main bacterial zoonosis that cause morbidity and death in human beings. In this type of infection, the innate and humoral immune response is essential for its control. We evaluated the importance of C3 in the phagocytosis of Leptospira interrogans serovar Kennewicki strain Pomona Fromm by macrophages obtained from wild and deficient mice of the Complement System C3 protein. Our results demonstrate that leptospires are refractory to the action of macrophages and that the internalization of these bacteria could only be improved after addition of serum as the source of C3b and iC3b. In addition, we also investigated the role of C3 in the production of antibodies. To do so, we immunized wild and C3 deficient mice with the bacterium. C3 deficient mice produced low levels of antibodies compared to wild mice. It is important to note that the production of antibodies involves the participation of the fragment C3d (g), recognized as an important adjuvant in humoral immunity.

A leptospirose é causada por bactérias que pertencem ao gênero Leptospira. Em um estudo realizado por nosso grupo, observou-se que as proteases secretadas por leptospiras patogênicas foram capazes de clivar a molécula C3 do Complemento e seus fragmentos C3b e iC3b, além de Fator B, C4b e C2. Neste trabalho expandimos a análise da atividade proteolítica sobre os componentes do Complexo de Ataque à Membrana (MAC): C6, C7, C8 e C9. Nós observamos que essas proteases clivam todos os componentes do MAC inclusive o complexo solúvel formado e que essas clivagens ocorrem de modo tempo-dependente. Além disso, as clivagens dessas moléculas ocorrem de modo seletivo, pois mesmo utilizando quantidades reduzidas de sobrenadantes ainda foi possível observar produtos de clivagem. A atividade proteolítica foi inibida pela 1,10fenantrolina, indicando a participação de metaloproteases. O reconhecimento de quais moléculas do MAC são clivadas por proteases de leptospiras patogênicas pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas na infecção por estes patógenos. / Leptospirosis is a zoonosis caused by spirochetes from the genus Leptospira. In a previous study, our group observed that the proteases secreted by Pathogenic Leptospira were capable of cleaving C3 of Complement, as well as the fragments C3b and iC3b, Factor B (Alternative Pathway), C4 and C2 (Classical and Lectin Pathways). In this work, we analyze the activity of the leptospiral proteases on the components of Membrane Attack Complex (MAC). We observed that the protease cleaves all MAC components including soluble complex formed and that these cleavages occur in a time-dependent manner and in a selective way, since even when reduced quantities of supernatants were used, the cleavage products were still observed. The proteolytic activity was inhibited by 1,10phenanthroline, indicating the participation of metalloproteinases. The recognition that MAC molecules are cleaved by proteases of pathogenic leptospires can contribute to the development of therapeutic strategies for the infection by these pathogens.

A leptospirose é uma zoonose causada por leptospiras patogênicas que possuem estratégias para driblar a ação do sistema complemento ao interagir com diversos reguladores negativos, como a vitronectina. Neste projeto, avaliou-se a interação de vitronectina com três proteínas de membrana de Leptospira: LigA, LigB e LcpA. Verificou-se que essas interações ocorrem nas porções C-terminais das proteínas e nos domínios de ligação com heparina da vitronectina. Essas proteínas também se ligam a C9 e são capazes de impedir a formação do poro in vitro e a formação do MAC em um ensaio clássico de hemólise. Essas proteínas de Leptospira interagem com diversos reguladores negativos do sistema complemento. Ensaios de competição demonstram que estes reguladores interagem simultaneamente com as proteínas através de sítios distintos. A caracterização funcional de proteínas e a descoberta de novos mecanismos utilizados por esse patógeno para sobreviver no hospedeiro podem auxiliar nossa compreensão no que diz respeito a aspectos relacionados à clínica e à prevenção da leptospirose. / Leptospirosis is a zoonotic disease caused by pathogenic Leptospira that have strategies to escape the action of the complement system interacting with several negative regulators, such as vitronectin. In this project, we evaluated the interaction of vitronectin with three Leptospira membrane proteins: LigA, LigB and LcpA. It has been found that such interactions occur at the C-terminal portions of these proteins and the heparin binding domain of vitronectin. These proteins also bind to C9 and are capable of preventing the formation of the pore in vitro and the formation of MAC in a classical test of hemolysis. These proteins interact with various Leptospira negative regulators of the complement system. Competition assays demonstrated that both interact with these regulatory proteins through distinct sites. The functional characterization of these proteins and the discovery of new mechanisms used by this pathogen to survive in the host may help our understanding with regard to clinical aspects and prevention of leptospirosis.