Orientador: Erick José Ramo Silva / Resumo: A EPPIN (do inglês, Epididymal peptidase inhibitor), proteína antimicrobiana rica em resíduos de cisteína contendo duas sequências consenso de domínios de inibidores de protease do tipo WFDC e Kunitz, é um alvo farmacológico para o desenvolvimento de novos contraceptivos masculinos devido ao seu papel crítico na motilidade do espermatozoide. O desenvolvimento de fármacos contraceptivos baseados nas funções da EPPIN requer um entendimento mais profundo a respeito dos seus mecanismos fisiológicos e posterior avaliação da eficácia e segurança da potencial droga em modelos pré-clínicos. No presente estudo, investigamos o perfil de expressão da EPPIN em tecidos e em espermatozoides testiculares e epididimários de camundongos e identificamos potenciais proteínas que interagem com a EPPIN no espermatozoide maduro. Para caracterizar o perfil de expressão da EPPIN, processamos órgãos reprodutivos e não-reprodutivos, além de espermatozoides para ensaios de RT-PCR, qPCR, Western blot e imuno-histoquímica/imunofluorescência. Para a identificação dos parceiros de ligação da EPPIN, coletamos espermatozoides do corpo/cauda do epidídimo e incubamos as células com a fração solúvel em tampão fosfato do fluído da glândula seminal dos mesmos animais. Realizamos ensaios de co-imunoprecipitação utilizando anticorpo anti-EPPIN Q20E ou IgG de coelho (controle negativo) para imunoprecipitar a EPPIN e co-imunoprecipitar suas proteínas parceiras, processamos as amostras para digestão de proteínas com t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: EPPIN (Epididymal peptidase inhibitor), a cysteine-rich antimicrobial protein containing both Kunitz and whey acidic protein (WAP)-type four disulfide core protease inhibitor consensus sequences, is a target for the development of new male contraceptive drugs due to its critical role in sperm motility. The development of contraceptive drugs based on EPPIN functions requires a deeper understanding on its physiological roles and further evaluation of efficacy and safety of the potential drug with preclinical models. Herein, we investigated the expression profile of EPPIN in tissues and in spermatozoa from testis and epididymis and identified potential proteins that interact with EPPIN in mature sperm. To characterize the expression profile of EPPIN, we processed reproductive and non-reproductive organs, as well as spermatozoa for RT-PCR, qPCR, Western blot and immunohistochemistry/immunofluorescence assays. For the identification of potential EPPIN’s partners, we collected spermatozoa from the corpus/cauda epididymis and incubated them with the phosphate-soluble fraction of seminal vesicle fluid from the same animals. Then, we performed co-immunoprecipitation assays using anti-EPPIN Q20E antibody or rabbit IgG (negative control) to immunoprecipitate EPPIN and co-immunoprecipitate its partner proteins, processed samples for trypsin protein digestion and identified tryptic peptides by mass spectrometry (LC-MS/MS). Our results showed that the Eppin is an androgendependent gene, ab... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luis Paulo Barbour Scott / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2013

Orientador: Fábio Luís Forti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Biossistemas, 2012

A extração de Interações Proteína-Proteína (IPPs) a partir de texto é um problema relevante na área biomédica e um desafio na área de aprendizado de máquina. Na área biomédica, as IPPs são fundamentais para compreender o funcionamento dos seres vivos. No entanto, o número de artigos relacionados com IPPs está aumentando rapidamente, sendo impraticável identicá-las e catalogá-las manualmente. Por exemplo, no caso das IPPs humanas apenas 10% foram catalogadas. Por outro lado, em aprendizado de máquina, métodos baseados em kernels são frequentemente empregados para extrair automaticamente IPPs, atingindo resultados considerados estado da arte. Esses métodos usam informações léxicas, sintáticas ou semânticas como características. Entretanto, os resultados ainda são insuficientes, atingindo uma taxa relativamente baixa, em termos da medida F, devido à complexidade do problema. Apesar dos esforços em produzir kernels, cada vez mais sofisticados, usando árvores sintáticas como árvores constituintes ou de dependência, pouco é conhecido sobre o desempenho de outras abordagens de aprendizado de máquina como, por exemplo, as redes bayesianas. As àrvores constituintes são estruturas de grafos que contêm informação importante da gramática subjacente as sentenças de textos contendo IPPs. Por outro lado, a rede bayesiana permite modelar algumas regras da gramática e atribuir para elas uma distribuição de probabilidade de acordo com as sentenças de treinamento. Neste trabalho de mestrado propõe-se um método para construção automática de redes bayesianas a partir de árvores contituintes para extração de IPPs. O método foi testado em cinco corpora padrões da extração de IPPs, atingindo resultados competitivos, em alguns casos melhores, em comparação a métodos do estado da arte / Extracting Protein-Protein Interactions (PPIs) from text is a relevant problem in the biomedical field and a challenge in the area of machine learning. In the biomedical field, the PPIs are fundamental to understand the functioning of living organisms. However, the number of articles related to PPIs is increasing rapidly, hence it is impractical to identify and catalog them manually. For example, in the case of human PPIs only 10 % have been cataloged. On the other hand, machine learning methods based on kernels are often employed to automatically extract PPIs, achieving state of the art results. These methods use lexical, syntactic and semantic information as features. However, the results are still poor, reaching a relatively low rate of F-measure due to the complexity of the problem. Despite efforts to produce sophisticate kernels, using syntactic trees as constituent or dependency trees, little is known about the performance of other Machine Learning approaches, eg, Bayesian networks. Constituent tree structures are graphs which contain important information of the underlying grammar in sentences containing PPIs. On the other hand, the Bayesian network allows modeling some rules of grammar and assign to them a probability distribution according to the training sentences. In this master thesis we propose a method for automatic construction of Bayesian networks from constituent trees for extracting PPIs. The method was tested in five corpora, considered benchmark of extraction of PPI, achieving competitive results, and in some cases better results when compared to state of the art methods

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 anacarolinabterzian_tese.pdf: 3328386 bytes, checksum: 0bae9bd7c5453a781cfbba32fac30196 (MD5) Previous issue date: 2013-11-08 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Introduction. Yellow Fever Virus (YFV) causes a hemorrhagic fever and it is the prototype of genus Flavivirus. Kunjin virus (KUNV) is naturally attenuated and is used to develop vaccine candidates against more pathogenic WNV strains. Flavivirus replication is a complex mechanism that involves interaction between viral RNA and cellular and viral proteins. The NS5 protein is the largest and highly conserved viral protein and it is critical for many functions, including replication, RNA capping and virus-host interactions. Once protein-protein interactions present basic importance for the activation, the regulation and the control of diverse enzymatic functions related to these interactions, the identification and the characterization of them are essential for a better comprehension of the pathogenesis and for the rational design of drugs for YFV. Previously, it was identified that the cellular protein p54nrb/NonO interacts with the RNA dependent RNA polymerase domain of YFV NS5. The p54nrb/NonO protein is a nuclear transcription factor associated with nuclear membrane and exhibits multifunction characteristics in nuclear processes in eukaryotic cells, in frequent association with the U1A and PSF proteins. Interaction between NS5 and p54nrb/NonO may influence localization and transport of proteins and viral RNA within the cell. Objective. The purpose of this study was to confirm the interaction between p54nrb/NonO and YFV and KUNV NS5 and determine the role of p54nrb/NonO on viral replication. Material and Method. Co-immunoprecipitation, mass spectrometry and indirect immunofluorescence assays were realized to confirm the interaction and co-localization between the proteins. To determine the effect on viral replication, the p54nrb/NonO and PSF were overexpressed in cellular culture, as well, the silencing of p54nrb/NonO. After, the replication level was determined by Tempo Real PCR, plaque assay, measuring of β-galactosidase and luciferase activity assays. Results. Immunofluorescence assays showed co-localization of p54nrb/NonO with YFV NS4 in the perinuclar region and with NS5 in the nucleus. In contrast, KUNV NS5 co-localized with p54nrb/NonO in the perinuclear region and co-precipitated with p54nrb/NonO. The co-precipitation between p54nrb/NonO and NS5 YFV was not identified. Again, it was identified by mass spectrometry analysis the co-precipitation of p54nrb/NonO by monoclonal antibodies to KUNV NS5 protein. The p54nrb/NonO overexpression did not affect the YFV and KUNV replication, however, PSF overexpression showed inhibitory effect on viral replication. The RNA interference assays were inconclusive about the role of p54nrb/NonO silencing on YFV replication. Conclusion. p54nrb/NonO and KUNV NS5 interact physically and co-localize in the cytoplasm, while, the co-localization with YFV NS5 occcurs in the nucleus, although, there is no physical interaction between them. However, the overexpression of p54nrb/NonO does not affect the viral replication. PSF was confirmed as an interactive partern of p54nrb/NonO and, when it is overexpressed, it inhibits YFV and KUNV replication. / Introdução. O vírus da Febre Amarela (YFV) causa febre hemorrágica e é o protótipo do gênero Flavivirus. O vírus Kunjin (KUNV) é naturalmente atenuado e usado para o desenvolvimento de candidatos vacinais contra linhagens mais patogênicas do WNV. A replicação do Flavivirus é um mecanismo complexo que envolve interações entre o RNA viral e proteínas virais e celulares. A NS5 é a maior e mais conservada proteína viral e é crítica para muitas funções, incluindo replicação, capeamento do RNA e interação vírus-hospedeiro. Como interações proteicas são de fundamental importância para ativação, regulação e controle de diversas funções enzimáticas a elas relacionadas, fica clara a relevância da identificação e caracterização das interações participantes desse processo para uma melhor compreensão da patogênese e para o desenho racional de drogas para a febre amarela. Foi identificado previamente que a proteína celular p54nrb/NonO interage com o domínio RNA polimerase RNA dependente de NS5 de YFV. p54nrb/NonO é um fator de transcrição nuclear associada a membrana nuclear e apresenta características multifuncionais nos processos celulares em células eucariotas, ocorrendo frequentemente em associação com as proteínas U1A e PSF. Dessa forma, a interação entre p54nrb/NonO e NS5 pode influenciar a localização, transporte das proteínas e do RNA viral dentro da célula. Objetivo. O objetivo deste estudo foi confirmar a interação entre p54nrb/NonO e NS5 de YFV e KUNV, e determinar o efeito da interação sobre a replicação viral. Materiais e Métodos. Para tanto, experimentos de co-imunoprecipitação, espectrometria de massa e imunofluorescência indireta foram realizados para confirmar a interação e a co-localização entre as proteínas. Para determinar o efeito sobre a replicação viral, foi realizado, em cultura celular, a superexpressão p54nrb/NonO e PSF, bem como, o silenciamento de p54nrb/NonO. Posteriormente, a taxa de replicação viral foi determinada por técnicas de qPCR, ensaio de placa, mensuração da atividade de β-galactosidase e luciferase. Resultados. O ensaio de imunofluorescência mostrou co-localização entre p54nrb/NonO e NS4 de YFV na região perinuclear e com NS5 no núcleo. Em contraste, NS5 de KUN co-localizou com p54nrb/NonO na região perinuclear, e da mesma forma, NS5 de KUNV foi identificado co-precipitando p54nrb/NonO. Não foi identificada a co-precipitação entre p54nrb/NonO e NS5 de YFV. Novamente, p54nrb/NonO foi identificada co-precipitando com NS5 de KUNV pela análise por espectrometria de massa com o uso de anticorpo monoclonal para a proteína NS5 de KUNV. A superexpressão de p54nrb/NonO não mostrou afetar a replicação de YFV e KUNV, entretanto, a superexpressão de PSF mostrou efeito inibitório sobre a replicação viral. Os estudos com interferência de RNA, contudo, foram inconclusivos sobre o efeito do silenciamento de p54nrb/NonO sobre a replicação de YFV. Conclusão. p54nrb/NonO e NS5 de KUNV interagem fisicamente e co-localizam no citoplasma, enquanto que, a co-localização com NS5 de YFV ocorre no núcleo, embora não ocorra interação física. Entretanto, a superexpressão de p54nrb/NonO não afeta a replicação viral. PSF foi confirmada como parceira interativa de p54nrb/NonO e, quando superexpressa, inibe a replicação de YFV e KUNV.

A extração de Interações Proteína-Proteína (IPPs) a partir de texto é um problema relevante na área biomédica e um desafio na área de aprendizado de máquina. Na área biomédica, as IPPs são fundamentais para compreender o funcionamento dos seres vivos. No entanto, o número de artigos relacionados com IPPs está aumentando rapidamente, sendo impraticável identicá-las e catalogá-las manualmente. Por exemplo, no caso das IPPs humanas apenas 10% foram catalogadas. Por outro lado, em aprendizado de máquina, métodos baseados em kernels são frequentemente empregados para extrair automaticamente IPPs, atingindo resultados considerados estado da arte. Esses métodos usam informações léxicas, sintáticas ou semânticas como características. Entretanto, os resultados ainda são insuficientes, atingindo uma taxa relativamente baixa, em termos da medida F, devido à complexidade do problema. Apesar dos esforços em produzir kernels, cada vez mais sofisticados, usando árvores sintáticas como árvores constituintes ou de dependência, pouco é conhecido sobre o desempenho de outras abordagens de aprendizado de máquina como, por exemplo, as redes bayesianas. As àrvores constituintes são estruturas de grafos que contêm informação importante da gramática subjacente as sentenças de textos contendo IPPs. Por outro lado, a rede bayesiana permite modelar algumas regras da gramática e atribuir para elas uma distribuição de probabilidade de acordo com as sentenças de treinamento. Neste trabalho de mestrado propõe-se um método para construção automática de redes bayesianas a partir de árvores contituintes para extração de IPPs. O método foi testado em cinco corpora padrões da extração de IPPs, atingindo resultados competitivos, em alguns casos melhores, em comparação a métodos do estado da arte / Extracting Protein-Protein Interactions (PPIs) from text is a relevant problem in the biomedical field and a challenge in the area of machine learning. In the biomedical field, the PPIs are fundamental to understand the functioning of living organisms. However, the number of articles related to PPIs is increasing rapidly, hence it is impractical to identify and catalog them manually. For example, in the case of human PPIs only 10 % have been cataloged. On the other hand, machine learning methods based on kernels are often employed to automatically extract PPIs, achieving state of the art results. These methods use lexical, syntactic and semantic information as features. However, the results are still poor, reaching a relatively low rate of F-measure due to the complexity of the problem. Despite efforts to produce sophisticate kernels, using syntactic trees as constituent or dependency trees, little is known about the performance of other Machine Learning approaches, eg, Bayesian networks. Constituent tree structures are graphs which contain important information of the underlying grammar in sentences containing PPIs. On the other hand, the Bayesian network allows modeling some rules of grammar and assign to them a probability distribution according to the training sentences. In this master thesis we propose a method for automatic construction of Bayesian networks from constituent trees for extracting PPIs. The method was tested in five corpora, considered benchmark of extraction of PPI, achieving competitive results, and in some cases better results when compared to state of the art methods

Nos eucariotos, a evolução dos sistemas de transporte molecular foi essencial pois seu alto grau de compartimentalização requer mecanismos com maior especificidade para a localização de proteínas. Com o estabelecimento das mitocôndrias e plastídeos como organelas da célula eucariota, grande parte dos genes específicos para sua atividade e manutenção foram transferidos ao núcleo. Após a transferência gênica, a maioria das proteínas passaram a ser codificadas pelo núcleo, sintetizadas no citosol e direcionadas às organelas por uma maquinaria complexa que envolve receptores nas membranas das organelas, sequências de direcionamento nas proteínas e proteínas citossólicas que auxiliam o transporte. A importação depende em grande parte de uma sequência na região N-terminal das proteínas que contém sinais reconhecidos pelas membranas organelares. No entanto, muito ainda não é compreendido sobre o transporte de proteínas organelares e fatores ainda desconhecidos podem influenciar o direcionamento sub-celular. O objetivo deste trabalho foi a caracterização da General Regulatory Factor 9 (GRF9), uma proteína da família 14-3-3 de Arabidopsis thaliana potencialmente envolvida no direcionamento de proteínas organelares, e a geração de um genótipo para ser utilizado na obtenção de uma população mutante para genes que afetam o direcionamento da proteína Tiamina Monofosfato Sintetase (TH-1). Após experimentos in vivo e in planta, foi observado que GRF9 interage com as proteínas duplo-direcionadas Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) e a Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), e com a proteína direcionada aos cloroplastos TH-1. Experimentos de deleção e interação in vivo mostraram que a região Box1 de GRF9 é essencial para a interação com THI1 e MST1. Com a finalidade de dar continuidade a caracterização da GRF9 e para realização de testes com relação a sua função no direcionamento de proteínas organelares foi gerada uma linhagem homozigota que superexpressa GRF9. Plantas expressando o transgene TH-1 fusionado a Green Fluorescent Protein (GFP) em genótipo deficiente na TH-1 (CS3469/TH-1-GFP) foram obtidas para a geração de população mutante que possibilitará a descoberta de componentes genéticos ainda desconhecidos e responsáveis pelo direcionamento de proteínas aos cloroplastos. / In Eukaryotes, the evolution of molecular transport in the cell was essential due to their increase in compartmentalization, which requires more specific mechanisms for the correct localization of proteins. With the establishment of mitochondria and plastids as organelles, a great number of their genes, either specific for their metabolic functions or maintenance of their own transcription/translation processes, were transferred to the nucleus of the cell. These transfers caused most of the organellar proteins to be coded by the nucleus, then synthesized in the cytosol and targeted to the organelles by a complex machinery which involves membrane receptors in the organelles, targeting sequences in the proteins, and cytosolic proteins which assist them with the transport. Protein import depends greatly on an N-terminal sequence in proteins which has recognizable signals for the organellar membrane receptors. However, much is still not understood about the transport of organellar proteins, and unknown factors may still influence subcellular targeting. The goal of this work was the characterization of General Regulatory Factor 9 (GRF9), a protein of the 14-3-3 family in Arabidopsis thaliana potentially involved in the targeting of organellar proteins, and generating a genotype to be used in obtaining a mutant population for genes affecting the targeting of the protein Thiamine Requiring 1 (TH-1). After in vivo and in planta experiments it was observed that GRF9 interacts with the dual-targeted proteins Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) and Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), and with the chloroplast targeted protein TH-1. Deletion experiments followed by in vivo interaction assays showed that Box 1 region of GRF9 is essential for the interaction with THI1 and MST1. For the continuing characterization of GRF9 and for following tests of its function in the targeting of organellar proteins, a homozygous line was generated overexpressing GRF9. Plants expressing the transgene TH-1 fused to the Green Fluorescent Protein (GFP) in a TH-1 deficient genotype (CS3469/TH-1-GFP) were obtained for the generation of a mutant population which will allow the discovery of genetic components still unknown responsible for targeting proteins to the chloroplasts.

O Cancro Cítrico, um dos mais graves problemas fitossanitários da citricultura atual, é uma doença causada pelo fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Um estudo funcional do genoma de Xac foi iniciado com o intuito de identificar interações proteína-proteína envolvidas em processos de patogenicidade de Xac. Através da utilização do sistema duplo-híbrido de levedura, baseado nos domínios de ligação ao DNA e ativação da transcrição do GAL4, nós analisamos os principais componentes dos mecanismos de patogenicidade de Xac, incluindo o Sistema de Secreção do Tipo III (TTSS), Sistema de Secreção do Tipo IV (TFSS) e Sistema de \"Quorum Sensing\" composto pelas proteínas Rpf. Componentes desses sistemas foram utilizados como iscas na triagem de uma biblioteca genômica de Xac. O TTSS é codificado pelos genes denominados hrp (\"hypersensitive response and pathogenicity\"), hrc (\"hrp conserved\") e hpa (\"hrp associated\") localizados no locus hrp do cromossomo de Xac. Esse sistema de secreção é capaz de translocar proteínas efetoras do citoplasma bacteriano para o interior da célula hospedeira. Nossos resultados mostraram novas interações proteínaproteína entre componentes do próprio TTSS além de associações específicas com uma proteína hipotética: 1) HrpG, um regulador de resposta de um sistema de dois componentes responsável pela expressão dos genes hrp, e XAC0095, uma proteína hipotética encontrada apenas em Xanthomonas spp; 2) HpaA, uma proteína secretada pelo TTSS, HpaB e o domínio C-terminal da HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 e HrpW, 4) HrpB2 e HrcU e 5) interações homotrópicas envolvendo a ATPase HrcN. Em Xac, foram encontrados dois loci vir que codificam proteínas que possuem similaridade com componentes do TFSS envolvido em processos de conjugação/secreção bacteriana: TFSS-plasmídeo localizado no plasmídeo pXAC64 e TFSS-cromossomo localizado no cromossomo de Xac. O TFSS-plasmídeo, o qual possui maior similaridade com sistemas de conjugação, mostrou interações envolvendo proteínas cujos genes estão localizados na mesma região do plasmídeo pXAC64: 1) interação homotrópica da TrwA; 2) XACb0032 e XACb0033; 3) interações homotrópicas da proteína XACb0035; 4) VirB1 e VirB9; 5) XACb0042 e VirB6; 6) XACb0043 e XACb0021b. O TFSS-cromossomo apresentou interações envolvendo as proteínas: 1) VirD4 e um grupo de 12 proteínas que contém similaridade entre si, incluindo XAC2609 cujo gene encontra-se no locus vir, 2) XAC2609 e XAC2610; 3) Interações homotrópicas da VirB11; 4) XAC2622 e VirB9. A análise do sistema de \"Quorum-Sensing\" composto pelas proteínas Rpf mostrou interações envolvendo componentes do próprio sistema: 1) RpfC e RpfF; 2) RpfC e RpfG; 3) interações homotrópicas da RpfF; 4) RpfC e CmfA, uma proteína similar a Cmf de Dictyostelium discoideum que, neste organismo, é fundamental para processos de \"quorum-sensing\". As interações proteína-proteína encontradas permitiram-nos entender melhor a composição, organização e regulação dos fatores envolvidos na patogenicidade de Xac. / Citrus Canker, caused by the bacterial plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) presents one of the most serious problems to Brazilian citriculture. We have initiated a project to identify protein-protein interactions involved in pathogenicity of Xac. Using a yeast two-hybrid system based on GAL4 DNA-binding and activation domains, we have focused on identifying interactions involving subunits, regulators and substrates of: Type Three Secretion System (TTSS), Type Four Secretion System (TFSS) and Quorum Sensing/Rpf System. Components of these systems were used as baits to screening a random Xac genomic library. The TTSS is coded by the hrp (hypersensitive response and pathogenicity), hrc (hrp conserved) and hpa (hrp associated) genes in the chromosomal hrp locus. This secretion system can translocate efector proteins from the bacterial cytoplasm into the host cells. We have identified several previously uncharacterized interactions involving: 1) HrpG, a two-component system response regulator responsible for the expression of Xac hrp operons, and XAC0095, a previously uncharacterized protein encountered only in Xanthomonas spp; 2) HpaA, a protein secreted by the TTSS, HpaB and the C-terminal domain HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 and HrpW; 4) HrpB2 and HrcU; 5) Homotropic interactions were also identified for the ATPase HrcN. Xac contains two virB gene clusters, one on the chromosome and one on the pXAC64 plasmid, each of which codes for a unique and previously uncharacterized TFSS. Components of the TFSS of pXAC64, which is most similar to conjugation systems, showed interactions involving proteins coded by the same locus: 1) Homotropic interactions of TrwA; 2) XACb0032 and XACb0033; 3) XAC0035 homotropic interactions; 4) VirB1 and VirB9; 5) XACb0042 and VirB6; 6) XACb0043 and XACb0021 b. Components of the chromosomal TFSS exhibited interactions involving: 1) VirD4 and a group of 12 uncharacterized proteins with a common C-terminal domain motif, include XAC2609 whose gene resides within the vir locus; 2) XAC2609 and XAC261 O; 3) Homotropic interactions of VirB11; 4) XAC2622 and VirB9. Analysis of Quorum Sensing/Rpf System components revealed interactions between the principal Rpf proteins which control Xanthomonas quorum sensing: 1) RpfC and RpfF; 2) RpfC and RpfG; 3) RpfF homotropic interactions; 4) RpfC and CmfA, a protein that presents similarity with Cmf (conditioned medium factor) of Dictyostelium discoideum, which contrais quorum sensing in this organism. The protein-protein interactions that we have detected reveal insights into the composition, organization and regulation of these important mechanisms involved in Xanthomonas pathogenicity.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mariacarolinaferrerisarkismadrid_dissert.pdf: 2834086 bytes, checksum: 6c83e7649397cb555812544b997d81d3 (MD5) Previous issue date: 2007-12-04 / Yellow fever is an infectious disease caused by the yellow fever virus (YFV), a Flavivirus transmitted to humans by Aedes aegypti mosquitoes. Despite the existence of the yellow fever vaccine, the disease is endemic in South America and Africa, causing public health problems such as dispersed outbreaks, epidemics with variable impact and the risk of re-emergency of the urban cycle due to the occurrence of sylvatic disease. Aim. The knowledge of the components of YFV replication complex is still incipient but it is known that there are interactions among viral RNA, viral proteins and host proteins and, due to evidences of the existence of protein-protein interactions related to the NS5 protein of other Flavivirus, the target of our study was YFV NS5 protein. Once protein-protein interactions present basic importance for the activation, the regulation and the control of diverse biologic functions related to these interactions, the identification and the characterization of them are essential for a better comprehension of the pathogenesis and for the rational design of drugs for YFV. Material and Method. The YFV NS5 gene was divided in its two domains, which were independently cloned in a GAL4 DNA-BD plasmid, generating the methyltransferase (MT) and RNA polymerase (RNApol) baits. A two-hybrid system screening in Saccharomyces cerevisiae AH109 strain was performed utilizing RNApol bait and cDNA library of Hela cells, which was cloned in a GAL4 AD plasmid. MT bait showed to be toxic for the yeast. Results. All 204 obtained transformants were tested for activation of reporter genes HIS3, ADE2 and lacZ from AH109 and only 35 samples indicated positivity to, at least, two of the reporter genes assessed. Thirty three distinct cellular protein partners of the RNApol NS5 were identified after the sequencing of the clones and the comparison of its sequences with GenBank. Proteins Snf5, p54NRB, HMG20B, U1A, eIF3S6IP, GIPC PDZ and MIF were chosen for next experiments. A plasmid linkage with these proteins was performed to exclude the possibility of false-positive clones and to confirm the protein-protein interactions identified in the initial screening. RNApol regions responsible for the Snf5 and eIF3S6IP interactions were mapped and a region of approximately 80 aminoacids was identified as the minimum domain requested for the interactions, called fragment A. Conclusion. The prominence of this YFV fragment as a determinant of protein interactions became more evident when its sequence was compared to the sequences of other Flavivirus, signalizing a homology from aminoacid 20 to 80, demonstrating that this fragment is a conserved region. Moreover, the production of a similarity model of RNA polymerase domain of YFV NS5 protein, using the known DENV NS5 protein structure, showed that the region of interaction is exposed and potentially capable of forming interactions. / A febre amarela é uma doença infecciosa causada pelo vírus da febre amarela (yellow fever virus YFV), um Flavivirus transmitido ao homem pela picada do mosquito Aedes aegypti. Mesmo com a existência de uma vacina anti-amarílica, a enfermidade conserva-se endêmica na América do Sul e na África, gerando problemas de saúde pública que incluem surtos isolados, epidemias de impactos variáveis e, principalmente, o risco da possível re-emergência da sua forma urbana a partir da ocorrência de surtos silvestres. Objetivo. Embora sejam mínimas as informações sobre os componentes do complexo de replicação do YFV, sabe-se que nele estão envolvidas interações entre o RNA viral, proteínas virais e proteínas do hospedeiro e, devido às evidências de interações proteína-proteína relacionadas à proteína NS5 de outros Flavivirus, o alvo principal do nosso trabalho foi NS5 do YFV. Como interações protéicas são de fundamental importância para ativação, regulação e controle de diversas funções biológicas a elas relacionadas fica evidente a relevância da identificação e caracterização das interações participantes desse processo para uma melhor compreensão da patogênese e para o desenho racional de drogas contra a febre amarela. Material e Método. O gene NS5 de YFV foi dividido em seus dois domínios, os quais foram clonados independentemente no plasmídeo com DNA-BD de GAL4, gerando as iscas metiltransferase e RNA polimerase. Em seguida, foi realizado um screening em sistema duplo-híbrido com a isca RNApol contra biblioteca de cDNA de células Hela clonada em vetor com AD de GAL4, uma vez que MT mostrou-se tóxica para a levedura hospedeira do experimento Saccharomyces cerevisiae, linhagem AH109. Resultados. Os 204 transformantes obtidos foram testados quanto à capacidade de ativação dos genes repórteres HIS3, ADE2 e lacZ de AH109 quando, então, apenas 35 amostras mostraram-se positivas para pelo menos dois dos repórteres testados. Após o seqüenciamento nucleotídico desses clones e comparação das seqüências com o GenBank, os resultados indicaram seqüências nucleotídicas codificadoras para 33 proteínas celulares diferentes como parceiras interativas de RNApol NS5, dentre as quais foram eleitas as proteínas Snf5, p54NRB, HMG20B, U1A, eIF3S6IP, GIPC PDZ e MIF para o prosseguimento dos experimentos. Para excluir a possibilidade de pertencerem a uma classe de clones falso-positivos e confirmar as interações proteína-proteína identificadas na triagem inicial, foi efetuado o plasmid linkage. Após tal confirmação, foram mapeadas as regiões em RNApol responsáveis pelas interações com Snf5 e eIF3S6IP, tendo sido descoberta uma mesma região de aproximadamente 80 resíduos aminoácidos como o domínio mínimo requerido para tais interações, a qual foi denominada fragmento A. Conclusões. A relevância do fragmento A de YFV como determinante das interações protéicas tornou-se mais evidente quando sua seqüência foi comparada à de outros Flavivirus, mostrando a presença de uma homologia principalmente entre os aminoácidos 20 a 80, demonstrando que esse fragmento se comporta como uma região conservada entre os Flavivirus considerados. Além disso, a geração de um modelo de similaridade do domínio RNA polimerase da proteína NS5 de YFV, a partir de NS5 de DENV, demonstrou que a região de interação está exposta ao solvente, sendo, portanto, potencialmente capaz de formar interações.

O Cancro Cítrico, um dos mais graves problemas fitossanitários da citricultura atual, é uma doença causada pelo fitopatógeno Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Um estudo funcional do genoma de Xac foi iniciado com o intuito de identificar interações proteína-proteína envolvidas em processos de patogenicidade de Xac. Através da utilização do sistema duplo-híbrido de levedura, baseado nos domínios de ligação ao DNA e ativação da transcrição do GAL4, nós analisamos os principais componentes dos mecanismos de patogenicidade de Xac, incluindo o Sistema de Secreção do Tipo III (TTSS), Sistema de Secreção do Tipo IV (TFSS) e Sistema de \"Quorum Sensing\" composto pelas proteínas Rpf. Componentes desses sistemas foram utilizados como iscas na triagem de uma biblioteca genômica de Xac. O TTSS é codificado pelos genes denominados hrp (\"hypersensitive response and pathogenicity\"), hrc (\"hrp conserved\") e hpa (\"hrp associated\") localizados no locus hrp do cromossomo de Xac. Esse sistema de secreção é capaz de translocar proteínas efetoras do citoplasma bacteriano para o interior da célula hospedeira. Nossos resultados mostraram novas interações proteínaproteína entre componentes do próprio TTSS além de associações específicas com uma proteína hipotética: 1) HrpG, um regulador de resposta de um sistema de dois componentes responsável pela expressão dos genes hrp, e XAC0095, uma proteína hipotética encontrada apenas em Xanthomonas spp; 2) HpaA, uma proteína secretada pelo TTSS, HpaB e o domínio C-terminal da HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 e HrpW, 4) HrpB2 e HrcU e 5) interações homotrópicas envolvendo a ATPase HrcN. Em Xac, foram encontrados dois loci vir que codificam proteínas que possuem similaridade com componentes do TFSS envolvido em processos de conjugação/secreção bacteriana: TFSS-plasmídeo localizado no plasmídeo pXAC64 e TFSS-cromossomo localizado no cromossomo de Xac. O TFSS-plasmídeo, o qual possui maior similaridade com sistemas de conjugação, mostrou interações envolvendo proteínas cujos genes estão localizados na mesma região do plasmídeo pXAC64: 1) interação homotrópica da TrwA; 2) XACb0032 e XACb0033; 3) interações homotrópicas da proteína XACb0035; 4) VirB1 e VirB9; 5) XACb0042 e VirB6; 6) XACb0043 e XACb0021b. O TFSS-cromossomo apresentou interações envolvendo as proteínas: 1) VirD4 e um grupo de 12 proteínas que contém similaridade entre si, incluindo XAC2609 cujo gene encontra-se no locus vir, 2) XAC2609 e XAC2610; 3) Interações homotrópicas da VirB11; 4) XAC2622 e VirB9. A análise do sistema de \"Quorum-Sensing\" composto pelas proteínas Rpf mostrou interações envolvendo componentes do próprio sistema: 1) RpfC e RpfF; 2) RpfC e RpfG; 3) interações homotrópicas da RpfF; 4) RpfC e CmfA, uma proteína similar a Cmf de Dictyostelium discoideum que, neste organismo, é fundamental para processos de \"quorum-sensing\". As interações proteína-proteína encontradas permitiram-nos entender melhor a composição, organização e regulação dos fatores envolvidos na patogenicidade de Xac. / Citrus Canker, caused by the bacterial plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) presents one of the most serious problems to Brazilian citriculture. We have initiated a project to identify protein-protein interactions involved in pathogenicity of Xac. Using a yeast two-hybrid system based on GAL4 DNA-binding and activation domains, we have focused on identifying interactions involving subunits, regulators and substrates of: Type Three Secretion System (TTSS), Type Four Secretion System (TFSS) and Quorum Sensing/Rpf System. Components of these systems were used as baits to screening a random Xac genomic library. The TTSS is coded by the hrp (hypersensitive response and pathogenicity), hrc (hrp conserved) and hpa (hrp associated) genes in the chromosomal hrp locus. This secretion system can translocate efector proteins from the bacterial cytoplasm into the host cells. We have identified several previously uncharacterized interactions involving: 1) HrpG, a two-component system response regulator responsible for the expression of Xac hrp operons, and XAC0095, a previously uncharacterized protein encountered only in Xanthomonas spp; 2) HpaA, a protein secreted by the TTSS, HpaB and the C-terminal domain HrcV; 3) HrpB1, HrpD6 and HrpW; 4) HrpB2 and HrcU; 5) Homotropic interactions were also identified for the ATPase HrcN. Xac contains two virB gene clusters, one on the chromosome and one on the pXAC64 plasmid, each of which codes for a unique and previously uncharacterized TFSS. Components of the TFSS of pXAC64, which is most similar to conjugation systems, showed interactions involving proteins coded by the same locus: 1) Homotropic interactions of TrwA; 2) XACb0032 and XACb0033; 3) XAC0035 homotropic interactions; 4) VirB1 and VirB9; 5) XACb0042 and VirB6; 6) XACb0043 and XACb0021 b. Components of the chromosomal TFSS exhibited interactions involving: 1) VirD4 and a group of 12 uncharacterized proteins with a common C-terminal domain motif, include XAC2609 whose gene resides within the vir locus; 2) XAC2609 and XAC261 O; 3) Homotropic interactions of VirB11; 4) XAC2622 and VirB9. Analysis of Quorum Sensing/Rpf System components revealed interactions between the principal Rpf proteins which control Xanthomonas quorum sensing: 1) RpfC and RpfF; 2) RpfC and RpfG; 3) RpfF homotropic interactions; 4) RpfC and CmfA, a protein that presents similarity with Cmf (conditioned medium factor) of Dictyostelium discoideum, which contrais quorum sensing in this organism. The protein-protein interactions that we have detected reveal insights into the composition, organization and regulation of these important mechanisms involved in Xanthomonas pathogenicity.