Beijerinckia sp., bactéria de vida livre fixadora de nitrogênio, comumente encontrada em solos tropicais lateríticos. A cianoficina produzida por cianobactérias é a única reserva nitrogenada intracelular descrita até hoje. O presente trabalho teve como principal objetivo verificar o acúmulo de material nitrogenado intracelular associado à Fixação Biológica de Nitrogênio em cinco isolados de Beijerinckia da rizosfera de cana-de-açúcar (Saccharum sp.). Os resultados mostraram um aumento na concentração de proteína celular total concomitantemente a atividade da nitrogenase durante a fase estacionária de todos os isolados. A fixação de nitrogênio durante esta fase sugere que o destino do nitrogênio fixado seriam os grânulos de armazenamento. A análise química desta reserva confirmou a presença de arginina em teor muito elevado em relação aos demais aminoácidos sugerindo uma reserva nitrogenada diferente da cianoficina. Em recombinantes de Escherichia coli confirmou-se um possível gene envolvido no armazenamento de material nitrogenado em Beijerinckia sp. / Beijerinckia sp. bacteria free-living nitrogen-fixing, commonly found in tropical lateritic soils. The cyanophycin produced by cyanobacteria is the only intracellular nitrogen reserve described to date. This study aimed to verify the intracellular buildup of nitrogen associated with Biological Nitrogen Fixation in five Beijerinckia isolated from the rhizosphere of sugarcane (Saccharum sp.). The results showed an increase in total cellular protein concentration concomitantly nitrogenase activity during the stationary phase of all isolates. The nitrogen fixation during this phase suggests that the fate of fixed nitrogen would be the storage granules. Chemical analysis of the reserve confirmed the presence of very high content of arginine in relation to other amino acids suggesting a different reserve of cyanophycin. In recombinant Escherichia coli confirmed a possible gene involved in nitrogen storage material in Beijerinckia sp.

A diversidade microbiana em ambientes aquáticos e sua associação com plantas carnívoras ainda é pouco estudada. Assim, a comunidade bacteriana da planta carnívora Utricularia gibba e do seu meio aquático foi avaliada por meio do seqüenciamento em larga escala (454 Roche) de uma biblioteca do gene 16S rRNA. Os resultados indicaram que a comunidade bacteriana na água é significativamente diferente da comunidade dos utrículos. Além disso, a comunidade bacteriana da água é composta principalmente por membros dos filos Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Verrucomicrobia, enquanto que a comunidade presente me U. gibba é composta por membros dos filos Proteobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria e Acidobacteria. O gênero Polynucleobacter foi dominante nos dois ambientes aquáticos, mas não foi detectado no interior dos utrículos, onde Acidobacterium e Methylococcus foram os gêneros dominantes. Assim, uma comunidade bacteriana específica no interior dos utrículos deve ter sido selecionada a partir do ambiente, podendo esta atuar na degradação das presas. / The microbial diversity of aquatic environments and their association to carnivorous plants is still poor studied. Thus, the bacterial community associated to traps of Utricularia gibba and its aquatic environment was evaluated by large-scale sequencing (454 Roche) of 16S rRNA library from these environments. The results indicated the bacterial community in water is significantly different from the community of utricles. In addition, the bacterial community detected in water environment is mainly composed by Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Verrucomicrobia, while in utricules of U. gibba the community is composed by Proteobacteria, Firmicutes, Cyanobacteria and Acidobacteria. The genus Polynucleobacter was dominant in water, but was not detected in association with the plant. Inside the plant, the genus Acidobacterium and Methylococcus were dominant, but were not detected in water samples. Thus, a specific bacterial community within the utricles should have been selected from the environment, and could play a role in prey degradation.

Escherichia coli enteropatogênica atípica (aEPEC) faz parte de um grupo de patógenos capazes de formar um tipo de lesão característica em cultura de tecidos epiteliais, denominada attaching and effacing (A/E). Os genes que são necessários para produção da lesão A/E estão localizados em uma ilha de patogenicidade denominada região LEE (locus of enterocyte effacement). A transcrição de genes da região LEE está sujeita a regulação por vários fatores, entre eles quorum sensing, termo utilizado para designar um mecanismo de regulação gênica dependente da concentração celular. Esse mecanismo é usado por bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e em ambos os casos envolve a produção e detecção de moléculas sinalizadoras extracelulares, denominadas autoindutores. Até o momento, pelo menos quatro sistemas de quorum sensing foram descritos, entre eles o sistema de autoindutor AI-3 encontrado em bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. Diversos mecanismos celulares, entre eles a expressão de fatores de virulência em amostras de EPEC e EHEC, são regulados por esse fenômeno. O principal objetivo deste estudo foi verificar se existe uma possível regulação por quorum sensing na interação in vitro de uma amostra de E. coli da microbiota intestinal com amostras de aEPEC. Após a confirmação da produção de AI-3 por amostras de E.coli da microbiota intestinal foram realizados ensaios de adesão e quantificação utilizando meio pré-condicionado com esta amostra, epinefrina e bloqueadores que confirmaram que os padrões de adesão de aEPEC obtidos em menor tempo são devidos a presença de AI-3 no meio pré-condicionado, indicando a participação de quorum sensing nessa interação. Além disso, foi observado um fenômeno citotóxico nas células que não é produzido pelo AI-3. / Atypical Enteropathogenic Escherichia coli (aEPEC) are part of a group of pathogens capable of forming a type of lesion characteristic of epithelial tissues in culture, called attaching and effacing (A/E). The genes that are required for production of A/E lesion are located in a pathogenicity island called LEE region (locus of enterocyte effacement). The transcription of LEE genes in the region is subject to regulation by various factors, including quorum sensing, a term used to describe a mechanism of gene regulation dependent on cell concentration. This mechanism is used by Gram-positive and Gram-negative and in both cases involves the production and detection of extracellular signaling molecules, called autoinducers. So far, four systems of quorum sensing have been described, including the system of autoinducers AI-3 found in Gram-positive and Gram-negative bacteria. Several cellular mechanisms, including expression of virulence factors in EPEC and EHEC are regulated by this phenomenon. The main objective of this study was to determine whether there is a possible regulation by quorum sensing in the in vitro interaction of a strains of E. coli of the intestinal microbiota with strains aEPEC. After confirming the production of AI-3 in E. coli of the intestinal microbiota were performed adhesion assays and quantification using means preconditioned with this strains, epinephrine, and blockers who confirmed that patterns of adherence of aEPEC obtained in less time are due to the presence of AI-3 in the preconditioned means, indicating the involvement of quorum sensing in this interaction. Furthermore, we observed a phenomenon that cytotoxic cells is not produced by AI-3.

As Hsp60 acham-se conservadas em todos os organismos, participando da estruturação de proteínas e em processos crônico-degenerativos. Foi avaliada a ação das Hsp65r WT e sua mutante K409A de M. leprae no envelhecimento. Análises do Tempo Médio de Sobrevida (TMS), titulação dos isótipos, ensaios de avidez e análises histopatológicas foram realizadas em camundongos das linhagens HIII e LIII inoculados intraperitonealmente aos 120 ou 270 dias de vida com 2.5µg/mL das Hsp65r. Verificou-se redução no TMS de fêmeas HIII, envelhecidas e adultas, inoculadas com WT. A inoculação da Hsp65r WT em fêmeas LIII envelhecidas resultou no aumento do TMS. A dosagem dos anticorpos não revelou alterações marcantes na produção dos isótipos, e a avidez de IgG foi menor nas fêmeas HIII envelhecidas inoculadas com WT. A análise histopatológica mostrou inflamação nos rins de fêmeas HIII velhas tratadas com Hsp65r WT. Os resultados indicaram a interferência da Hsp65r WT na imunidade durante o processo de senescência de fêmeas envelhecidas constitutivamente boas produtoras de anticorpos. / The Hsp60 are conserved in all organisms, involved in proteins folding and chronic-degenerative processes. We evaluated the action of M. leprae rHsp65 WT and its mutant K409A in aging. Analyses of mean survival time (MST), antibody titration, avidity assays and histopathological examinations were performed in mice from HIII and LIII lines intraperitoneally inoculated at 120 or 270 days of life with 2.5µg/mL of rHsp65. There was a decrease in MST in adult and aged HIII females mice inoculated with WT protein. WT rHsp65 treatment in aged LIII females resulted in the increase of MST. The antibodies titration showed no marked changes in the production of isotypes and IgG avidity was lower in aged HIII females inoculated with WT. Histopathology showed inflammation in the kidneys of old HIII females treated with WT rHsp65. The results indicated the interference of WT rHsp65 in immunity during the senescence of aged females from HIII line constitutively producing good antibodies.

O Fator estimulador de colônias de granulócitos humano recombinante (rhG-CSF) produzido em Escherichia coli é uma proteína não glicosilada com 175 aminoácidos, de grande importância clínica para o tratamento de neutropenias. O presente trabalho propõe a construção de dois sistemas de expressão em E. coli, um sistema para obtenção do rhG-CSF no citoplasma e outro para secreção da proteína recombinante no meio de cultura utilizando a sequência sinal da L-asparaginase II. Os dois sistemas de expressão foram testados e comparados. A partir desses dados, passou-se para as etapas de obtenção do rhG-CSF com o sistema de expressão sem a sequência sinal. As etapas de renaturação e purificação foram eficientes obtendo-se uma proteína com adequado grau de pureza, integridade estrutural e atividade biológica. Essa proteína também foi utilizada com sucesso para a produção de anticorpos policlonais em camundongos. Com os resultados obtidos, a proteína rhG-CSF mostrou-se viável para estudos posteriores em bioreatores e produção em escala-piloto. / The recombinant human granulocyte colony stimulating factor (rhG-CSF) is a non-glycosylated protein with 175 amino acids. This factor plays an important role in hematopoietic cell proliferation and has been widely used for treating neutropenia. The purpose of this work is to construct two expression systems in E. coli; a system for obtaining rhG-CSF in the cytoplasm and the other for secretion of recombinant protein in the culture medium using the signal sequence of L-asparaginase II. The two expression systems were tested and compared. From these data, the next steps for obtaining the rhG-CSF were done with the expression system without the signal sequence. The refolding and purification steps were efficient, resulting in a protein with adequate purity, structural integrity and biological activity. This protein has also been successfully used for the production of polyclonal antibodies in mice. With these results, the protein rhG-CSF was feasible for further studies in bioreactors and pilot scale production.

Escherichia coli enteropatogênica (EPEC) é uma das principais causas de diarreia em crianças. Na carência de fosfato (Pi), um conjunto de genes conhecido como regulon PHO é induzido. Esse regulon é controlado pelo sistema Pst, que além de ser um transportador de Pi, reprime a expressão de PHO quando Pi é abundante, e pelo sistema de dois componentes PhoB/PhoR. A deleção de pst reduziu a adesão de EPEC à células epiteliais in vitro, pois diminuiu da expressão dos reguladores PerA/PerC, que por sua vez controlam a expressão de genes envolvidos na adesão. Este efeito foi exclusivo de pst e não devido a expressão constitutiva dos genes de PHO causada pela deleção de pst. A expressão da fímbria BFP, PerA e PerC também dependem da síntese de ppGpp, uma molécula de alarme envolvida na regulação de genes relacionados à carência nutricional. ppGpp regula positivamente a expressão de PerA e PerC. Entretanto, RpoS, o fator relacionado à resposta ao estresse, afetou negativamente o nível de adesão de EPEC e a expressão de BFP. / Enteropathogenic E. coli (EPEC) is one of the causes of diarrhea in children. Phosphate (Pi) shortage induces transcription of the genes known as the PHO regulon. These genes are controlled by the Pst system, that is also a high-affinity Pi transporter, and represses PHO expression under Pi-replete conditions. PHO is also controlled by the two-component system PhoB/PhoR. Deletion of the pst operon reduced the adhesion of EPEC to epithelial cells in vitro due to a decrease in the expression of the regulators PerA and PerC that in turn control the expression of genes related to adhesion. The constitutive expression of the PHO genes in the pst mutant was not the cause of adhesion inhibition. Expression of bfp and the regulators PerA and PerC was also dependent on ppGpp, an alarmone involved in the regulation of genes related to nutrient limitation. On the other hand, RpoS, the factor that controls the general stress response, negatively affected EPEC adhesion and bfpA expression.

Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres acumulados por microrganismos como material de reserva. O conhecimento das vias bioquímicas e enzimas envolvidas na biossíntese e degradação dos PHAs é uma importante ferramenta para auxiliar na produção industrial. A linhagem Burkholderia cepacia IPT64 é capaz de acumular uma blenda composta de P(3HB) e P(3H4PE) a partir de sacarose. Este trabalho está focado em duas das principais enzimas envolvidas na biossíntese de PHAs: a b-cetotiolase (phaA) e a PHA sintase (phaC). A primeira está associada à especificidade pelo substrato, e a segunda é considerada a enzima chave na síntese de PHAs. Neste trabalho a linhagem mutante phaC foi avaliada quanto à atividade enzimática de PHB sintase, que se constatou ter sido perdida. A presença de mais de uma tiolase no genoma de B. cepacia foi detectada. A inativação do gene phaABc identificado anteriormente, bloqueou totalmente a síntese de P(3HB), e não promoveu o aumento da quantidade total de polímero. Este resultado indica que a tiolase identificada é responsável direta do acúmulo de P(3HB). Outra indicação é que não há uma competição das vias de síntese dos dois polímeros P(3HB) e P(3H4PE), já que não houve alteração na quantidade de P(3H4PE) acumulado, mesmo quando P(3HB) deixou de ser acumulado. / The polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters accumulated by microorganisms as storage compounds. Knowing the biochemistry pathway and enzymes involved in the biosynthesis and degradation of PHAs is an important tool to help industrial production. The Burkholderia cepacia IPT64 strain is able to accumulate a blend of P(3HB) and P(3H4PE) from sucrose. The focus of this work is on the two main enzymes involved in PHA biosynthesis: the b-ketothiolase (phaA) and the PHA synthase (phaC). The first one is associated with substrate specificity, and the second one is considered the key enzyme in PHA synthesis. In this work a mutant strain phaC was evaluated on its PHB synthase enzymatic activity, that was discovered to have been lost. The presence of other thiolases in the B. cepacia genome was detected. The inactivation of phaABc gene identified previously, blocked totally the P(3HB) synthesis, and didnt increase the polymer content. This result indicates that the identified thiolase is directly responsible for P(3HB) accumulation. Another indication is that the synthesis pathways of the two polymers, P(3HB) and P(3H4PE), dont compete with each other, because the content of P(3H4PE) was not altered, even when the P(3HB) was not accumulated.

As Hsp60 acham-se conservadas em todos os organismos, participando da estruturação de proteínas e em processos crônico-degenerativos. Foi avaliada a ação das Hsp65r WT e sua mutante K409A de M. leprae no envelhecimento. Análises do Tempo Médio de Sobrevida (TMS), titulação dos isótipos, ensaios de avidez e análises histopatológicas foram realizadas em camundongos das linhagens HIII e LIII inoculados intraperitonealmente aos 120 ou 270 dias de vida com 2.5µg/mL das Hsp65r. Verificou-se redução no TMS de fêmeas HIII, envelhecidas e adultas, inoculadas com WT. A inoculação da Hsp65r WT em fêmeas LIII envelhecidas resultou no aumento do TMS. A dosagem dos anticorpos não revelou alterações marcantes na produção dos isótipos, e a avidez de IgG foi menor nas fêmeas HIII envelhecidas inoculadas com WT. A análise histopatológica mostrou inflamação nos rins de fêmeas HIII velhas tratadas com Hsp65r WT. Os resultados indicaram a interferência da Hsp65r WT na imunidade durante o processo de senescência de fêmeas envelhecidas constitutivamente boas produtoras de anticorpos. / The Hsp60 are conserved in all organisms, involved in proteins folding and chronic-degenerative processes. We evaluated the action of M. leprae rHsp65 WT and its mutant K409A in aging. Analyses of mean survival time (MST), antibody titration, avidity assays and histopathological examinations were performed in mice from HIII and LIII lines intraperitoneally inoculated at 120 or 270 days of life with 2.5µg/mL of rHsp65. There was a decrease in MST in adult and aged HIII females mice inoculated with WT protein. WT rHsp65 treatment in aged LIII females resulted in the increase of MST. The antibodies titration showed no marked changes in the production of isotypes and IgG avidity was lower in aged HIII females inoculated with WT. Histopathology showed inflammation in the kidneys of old HIII females treated with WT rHsp65. The results indicated the interference of WT rHsp65 in immunity during the senescence of aged females from HIII line constitutively producing good antibodies.

Os polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres acumulados por microrganismos como material de reserva. O conhecimento das vias bioquímicas e enzimas envolvidas na biossíntese e degradação dos PHAs é uma importante ferramenta para auxiliar na produção industrial. A linhagem Burkholderia cepacia IPT64 é capaz de acumular uma blenda composta de P(3HB) e P(3H4PE) a partir de sacarose. Este trabalho está focado em duas das principais enzimas envolvidas na biossíntese de PHAs: a b-cetotiolase (phaA) e a PHA sintase (phaC). A primeira está associada à especificidade pelo substrato, e a segunda é considerada a enzima chave na síntese de PHAs. Neste trabalho a linhagem mutante phaC foi avaliada quanto à atividade enzimática de PHB sintase, que se constatou ter sido perdida. A presença de mais de uma tiolase no genoma de B. cepacia foi detectada. A inativação do gene phaABc identificado anteriormente, bloqueou totalmente a síntese de P(3HB), e não promoveu o aumento da quantidade total de polímero. Este resultado indica que a tiolase identificada é responsável direta do acúmulo de P(3HB). Outra indicação é que não há uma competição das vias de síntese dos dois polímeros P(3HB) e P(3H4PE), já que não houve alteração na quantidade de P(3H4PE) acumulado, mesmo quando P(3HB) deixou de ser acumulado. / The polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters accumulated by microorganisms as storage compounds. Knowing the biochemistry pathway and enzymes involved in the biosynthesis and degradation of PHAs is an important tool to help industrial production. The Burkholderia cepacia IPT64 strain is able to accumulate a blend of P(3HB) and P(3H4PE) from sucrose. The focus of this work is on the two main enzymes involved in PHA biosynthesis: the b-ketothiolase (phaA) and the PHA synthase (phaC). The first one is associated with substrate specificity, and the second one is considered the key enzyme in PHA synthesis. In this work a mutant strain phaC was evaluated on its PHB synthase enzymatic activity, that was discovered to have been lost. The presence of other thiolases in the B. cepacia genome was detected. The inactivation of phaABc gene identified previously, blocked totally the P(3HB) synthesis, and didnt increase the polymer content. This result indicates that the identified thiolase is directly responsible for P(3HB) accumulation. Another indication is that the synthesis pathways of the two polymers, P(3HB) and P(3H4PE), dont compete with each other, because the content of P(3H4PE) was not altered, even when the P(3HB) was not accumulated.

Escherichia coli enteropatogênica (EPEC) é uma das principais causas de diarreia em crianças. Na carência de fosfato (Pi), um conjunto de genes conhecido como regulon PHO é induzido. Esse regulon é controlado pelo sistema Pst, que além de ser um transportador de Pi, reprime a expressão de PHO quando Pi é abundante, e pelo sistema de dois componentes PhoB/PhoR. A deleção de pst reduziu a adesão de EPEC à células epiteliais in vitro, pois diminuiu da expressão dos reguladores PerA/PerC, que por sua vez controlam a expressão de genes envolvidos na adesão. Este efeito foi exclusivo de pst e não devido a expressão constitutiva dos genes de PHO causada pela deleção de pst. A expressão da fímbria BFP, PerA e PerC também dependem da síntese de ppGpp, uma molécula de alarme envolvida na regulação de genes relacionados à carência nutricional. ppGpp regula positivamente a expressão de PerA e PerC. Entretanto, RpoS, o fator relacionado à resposta ao estresse, afetou negativamente o nível de adesão de EPEC e a expressão de BFP. / Enteropathogenic E. coli (EPEC) is one of the causes of diarrhea in children. Phosphate (Pi) shortage induces transcription of the genes known as the PHO regulon. These genes are controlled by the Pst system, that is also a high-affinity Pi transporter, and represses PHO expression under Pi-replete conditions. PHO is also controlled by the two-component system PhoB/PhoR. Deletion of the pst operon reduced the adhesion of EPEC to epithelial cells in vitro due to a decrease in the expression of the regulators PerA and PerC that in turn control the expression of genes related to adhesion. The constitutive expression of the PHO genes in the pst mutant was not the cause of adhesion inhibition. Expression of bfp and the regulators PerA and PerC was also dependent on ppGpp, an alarmone involved in the regulation of genes related to nutrient limitation. On the other hand, RpoS, the factor that controls the general stress response, negatively affected EPEC adhesion and bfpA expression.