Em Leptospira interrogans algumas proteínas com capacidade de ligação aos componentes de matriz extracelular foram identificadas e, em sua maioria, são fatores de virulência. Phage display é considerada uma técnica poderosa na identificação de novos ligantes, inclusive de moléculas adesinas, importantes no primeiro estágio de infecção do hospedeiro. A técnica de shotgun phage display foi utilizada visando à obtenção de ligantes à células de mamíferos. Quatro bibliotecas, por inserção de fragmentos aleatórios obtidos por sonicação do DNA de L. interrogans nos fagomídeos pG8SAET (BBT1 e BBT2) e pG3DSS (BBT5 e BBT6), foram construídas. As bibliotecas BBT1 e BBT5 contém insertos maiores e as BBT2 e BBT6 contém insertos menores, com tamanhos médios de 1500 pb e 350 pb, respectivamente. Após ensaio de panning da BBT5 contra células de mamíferos e soro fetal bovino, as sequências de clones selecionados foram analisadas quanto a orientação correta e se a fusão estava em fase com a proteína pIII. As proteínas codificadas pelos genes LIC11719, LIC10769, LIC13143 e LIC12976 foram selecionadas com estas características. Os genes que codificam a LIC12976, LIC10768, LIC10769 e LIC13418, tiveram sua conservação avaliada em diferentes sorovares da espécie patogênica L. interrogans e no sorovar Patoc da espécie de vida livre L. biflexa. As proteínas LIC12976 (selecionada pela técnica de phage display) e LIC13418 (selecionada por ferramentas de bioinformática) tiveram suas sequências amplificadas por PCR, clonadas em pGEM T easy, subclonadas em vetor de expressão pAE e expressas na fração celular correspondente ao corpúsculo de inclusão em E. coli BL21 (DE3) Star pLysS e E. coli BL21 SI, respectivamente. Após renaturação e purificação destas proteínas por cromatografia de afinidade a metal bivalente, um grupo de cinco animais BALB/c fêmeas foi imunizado. Ambas as proteínas se mostraram imunogênicas com títulos dos soros policlonais 1:256000 e 1:512000, respectivamente. Em ensaio de Western Blot os soros foram específicos no reconhecimento das proteínas recombinantes e as proteínas nativas foram verificadas em extratos de sorovares patogênicos de L. interrogans. Em ensaios de adesão, as proteínas recombinantes aderiram às células A31, LLC-PK1 e Vero e especificamente à laminina. Em ensaios de interferência em células usando laminina houve um aumento da adesão das proteínas recombinantes, o que pode ser explicado pela ligação da laminina às células e uma maior ligação das LICs estudadas. Em ensaio de localização celular usando imunofluorescência e microscopia eletrônica, foi observado que ambas as proteínas se encontram na superfície da L. interrogans. No experimento de desafio animal, a LIC12976 e a LIC13418 não se mostraram protetoras. Este trabalho contribuiu para a identificação das novas adesinas LIC13418 e LIC12976 que podem participar da virulência de leptospiras patogênicas envolvendo a primeira etapa da infecção na interação patógeno-hospedeiro / In Leptospira interrogans, proteins capable to bind to extracellular matrix components have been identified and most of them are important virulence factors. Phage display is a powerful technique to identify new ligands, including adhesin molecules that are important in the first stage of host infection. A shotgun phage display technique was used in order to obtain cell ligands. Four libraries were constructed by inserting random fragments obtained by sonication of L. interrogans DNA into phagemids pG8SAET (BBT1 and BBT2) and pG3DSS (BBT5 and BBT6). The libraries BBT1 and BBT5 contain larger inserts and BBT2 and BBT6 contain smaller inserts, with 1500 bp and 350 bp average sizes, respectively. After panning of BBT5 against mammalian cells and bovine fetal serum, the sequences of selected clones were analyzed for correct orientation and fusion with pIII protein. The proteins encoded by genes LIC11719, LIC10769, LIC13143 and LIC12976 were selected. The genes LIC12976, LIC10768, LIC10769 and LIC13418 were evaluated for their conservation in different pathogenic serovars of L. interrogans and free-living L. biflexa serovar Patoc. Proteins LIC12976 (selected by phage display technique) and also LIC13418 that was selected by bioinformatic tools, were amplified by PCR, cloned into pGEM T easy, subcloned into expression vector pAE and expressed in cellular fraction corresponding to the inclusion body in E. coli BL21 (DE3) Star pLysS and E. coli BL21 SI, respectively. After protein renaturation protocol and purification by affinity chromatography, a group of five BALB/c mice was immunized with the purified proteins. Both proteins were shown to be immunogenic with 1:256000 and 1:512000 polyclonal sera titers, respectively. In Western blot the sera were specific to recognize recombinant proteins and native proteins were detected in pathogenic L. interrogans serovars extracts. In binding assays, recombinant proteins bind to A31, LLC-PK1 and Vero cells and specifically to laminin. In interference cell assay using laminin there was an increase of recombinant protein bindings, which can be explained by the laminin binding to cells and further binding of the recombinant LICs. In cellular localization assay using immunofluorescence and electron microscopy, it was observed that both are surface proteins of L. interrogans. In the animal challenge, the LIC12976 and LIC13418 were not protective. As a whole, this work contributed to the identification of LIC12976 and LIC13418 as new adhesins and they can participate in the virulence of pathogenic Leptospira in the first stage of host pathogen interaction.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-18Bitstream added on 2014-06-13T18:31:11Z : No. of bitstreams: 1 galli_gro_me_jabo.pdf: 1946932 bytes, checksum: 168de73f5aae668ccf9370ab88af1934 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em testes sorológicos com cervos-do-pantanal, teve-se como objetivos verificar a ocorrência de anticorpos contra leptospiras, avaliar espacialmente a dispersão das leptospiras na população de cervos-do-pantanal de vida livre, que habitavam a bacia do rio Paraná, por meio da prova de soroaglutinação microscópica. Foram examinadas 217 amostras de soro sanguíneo (77 machos e 140 fêmeas) de cervos-do-pantanal capturados em 6 localidades na bacia do rio Paraná entre os Estados de São Paulo e Mato Grosso do Sul. Desse total, 130 (59,91%) amostras foram reagentes contra 12 diferentes sorovariedades de leptospiras patogênicas e 87 (40,09%) foram não reagentes. As sorovariedades encontradas foram: Autumnalis, em 44 amostras; Castellonis, em 29; Hardjo, em 26; Pyrogenes, em 7; Grippotyphosa, em 7; Bratislava, em 4; Copenhageni, em 3; Pomona, em 3; Wolffi, em 3; Australis, em 2 e Canicola e Javanica em uma amostra cada. Os títulos sorológicos obtidos nas amostras reagentes variaram de 100 a 800. O título 100 foi o mais frequente com 66,92%, seguidos pelo 200 com 22,31%, 400 com 9,23%, e 800 com 1,54%. Com relação ao sexo, 52 (67,5%) amostras de machos foram reagentes e 78 (55,7%) de fêmeas não reagentes. Esses resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significativa entre os sexos. A comparação entre os animais jovens e adultos sororreagentes revelaram que houve diferença estatística (p<0,01) com relação a idade; 65,1% dos adultos e 34,9% dos jovens. A dispersão espacial realizada por imagens de satélite aliadas as informações do geoposicionamento de cada cervo-do-pantanal capturado e que apresentou sororreação, comprovou a distribuição das leptospiras nos cervos-do-pantanal na área afetada pela construção da usina hidrelétrica Sérgio Motta / In serological tests with deer-in-marsh, took as objective to verify the occurrence of antibodies against leptospiral evaluate the spatial dispersion of leptospires in the population of mash deer free living, who inhabited the basin of Parana River through the microscopic agglutination test. We examined 217 serum samples (77 males and 140 females) of pantanal deer caught in six locations in Paraná river basin between the states of São Paulo and Mato Grosso do Sul. From this total, 130 (59.91% ) samples were reactive against 12 different serovars of pathogenic Leptospira and 87 (40.09%) not reactive. The serovars found were Autumnalis, in 44 samples; Castellonis, in 29; Hardjo, in 26; Pyrogenes, in 7; Grippotyphosa, in 7; Bratislava, in 4; Copenhageni, in 3, Pomona, in 3; Wolffi, in 3 ; Australis, in 2 and Canicola and Javanica in one sample each. The serologic titers obtained in the reactive samples ranged from 100 to 800. The serum titles obtained in the reagent samples ranged from 100 to 800. The title 100 was the most frequent with 66.92%, followed 200 with 22.31%, 9.23% with 400 and 800 with 1.54%. Regarding gender, 52 (67.5%) males samples were reactive and 78 (55.7%) females not reactive. These results showed no statistically significant difference between genders. The comparison between youth and adults ages revealed that there was statistical difference (p<0,01) in seropositive in respect to age,65.1% for adults and 34,9% for young ones. The spatial dispersion made by the satellite images with the georeference information of each mash deer captured, which had reagent sample confirmed the distribution of Leptospira in the mash deer on the area affected by the construction of the Sérgio Motta hydroelectric power station

Orientador: Raul José Silva Gírio / Banca: José Maurício Barbanti Duarte / Banca: Fernanda Senter Magajevsky / Resumo: Em testes sorológicos com cervos-do-pantanal, teve-se como objetivos verificar a ocorrência de anticorpos contra leptospiras, avaliar espacialmente a dispersão das leptospiras na população de cervos-do-pantanal de vida livre, que habitavam a bacia do rio Paraná, por meio da prova de soroaglutinação microscópica. Foram examinadas 217 amostras de soro sanguíneo (77 machos e 140 fêmeas) de cervos-do-pantanal capturados em 6 localidades na bacia do rio Paraná entre os Estados de São Paulo e Mato Grosso do Sul. Desse total, 130 (59,91%) amostras foram reagentes contra 12 diferentes sorovariedades de leptospiras patogênicas e 87 (40,09%) foram não reagentes. As sorovariedades encontradas foram: Autumnalis, em 44 amostras; Castellonis, em 29; Hardjo, em 26; Pyrogenes, em 7; Grippotyphosa, em 7; Bratislava, em 4; Copenhageni, em 3; Pomona, em 3; Wolffi, em 3; Australis, em 2 e Canicola e Javanica em uma amostra cada. Os títulos sorológicos obtidos nas amostras reagentes variaram de 100 a 800. O título 100 foi o mais frequente com 66,92%, seguidos pelo 200 com 22,31%, 400 com 9,23%, e 800 com 1,54%. Com relação ao sexo, 52 (67,5%) amostras de machos foram reagentes e 78 (55,7%) de fêmeas não reagentes. Esses resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significativa entre os sexos. A comparação entre os animais jovens e adultos sororreagentes revelaram que houve diferença estatística (p<0,01) com relação a idade; 65,1% dos adultos e 34,9% dos jovens. A dispersão espacial realizada por imagens de satélite aliadas as informações do geoposicionamento de cada cervo-do-pantanal capturado e que apresentou sororreação, comprovou a distribuição das leptospiras nos cervos-do-pantanal na área afetada pela construção da usina hidrelétrica Sérgio Motta / Abstract: In serological tests with deer-in-marsh, took as objective to verify the occurrence of antibodies against leptospiral evaluate the spatial dispersion of leptospires in the population of mash deer free living, who inhabited the basin of Parana River through the microscopic agglutination test. We examined 217 serum samples (77 males and 140 females) of pantanal deer caught in six locations in Paraná river basin between the states of São Paulo and Mato Grosso do Sul. From this total, 130 (59.91% ) samples were reactive against 12 different serovars of pathogenic Leptospira and 87 (40.09%) not reactive. The serovars found were Autumnalis, in 44 samples; Castellonis, in 29; Hardjo, in 26; Pyrogenes, in 7; Grippotyphosa, in 7; Bratislava, in 4; Copenhageni, in 3, Pomona, in 3; Wolffi, in 3 ; Australis, in 2 and Canicola and Javanica in one sample each. The serologic titers obtained in the reactive samples ranged from 100 to 800. The serum titles obtained in the reagent samples ranged from 100 to 800. The title 100 was the most frequent with 66.92%, followed 200 with 22.31%, 9.23% with 400 and 800 with 1.54%. Regarding gender, 52 (67.5%) males samples were reactive and 78 (55.7%) females not reactive. These results showed no statistically significant difference between genders. The comparison between youth and adults ages revealed that there was statistical difference (p<0,01) in seropositive in respect to age,65.1% for adults and 34,9% for young ones. The spatial dispersion made by the satellite images with the georeference information of each mash deer captured, which had reagent sample confirmed the distribution of Leptospira in the mash deer on the area affected by the construction of the Sérgio Motta hydroelectric power station / Mestre

O presente estudo teve como objetivo caracterizar o genoma de estirpes de Leptospira isoladas no Brasil e realizar a análise comparativa destes com os genomas disponíveis no banco de dados GenBank. Foram caracterizadas 17 estirpes isoladas de distintas espécies animais, em diferentes regiões do Brasil, no período de 1998 a 2012. Estas foram previamente tipificadas por sequenciamento do gene 16S rRNA e soroaglutinção microscópica em seis espécies (L. interrogans, L. santarosai, L. inadai, L. kirschneri, L. borgpetersenii e L. noguchii) e mais de oito sorogrupos. Foi realizado o sequenciamento em plataforma Illumina&trade; MiSeq e montagem dos genomas com algoritmo ab initio. Para ordenação e anotação foram utilizados genomas de referência das respectivas espécies estudadas. Foi realizada a análise in silico da Tipagem por Sequenciamento de Multilocus (MLST) para os três protocolos vigentes de Leptospira. A análise comparativa dos genomas, incluindo wgSNP, foi realizada intra-espécie avaliando as variações existentes entre os sorogrupos das espécies de Leptospira estudadas. As estirpes de L. interrogans apresentaram resultados na MLST congruentes com a sua identificação prévia. No caso de L. kirschneri, apenas uma estirpe apresentou novos alelos nos três protocolos de MLST e se distancia das demais estirpes brasileiras de L. kirschneri. As estirpes de L. santarosai, assim como as de L. borgpetersenii e L. noguchii, possuem novos alelos e/ou perfis alélicos para pelo menos dois dos protocolos vigentes de MLST, sendo que ainda se destacam em um agrupamento próprio de origem brasileira. Os genomas de L. interrogans apesar de apresentarem alta identidade e sintenia com a referência sorovar Copenhageni, também apresentaram regiões de diferença entre os respectivos sorogrupos. Os genomas dos sorogrupos Australis e Serjoe se destacaram por apresentarem inserções e deleções, respectivamente, principalmente no cromossomo 2. O genoma de L. borgpetersenii também apresentou grande variação de composição, como esperado para espécie, sendo esta proporcionada por sequências de inserção e transposição de elementos móveis. Os sorogrupos Canicola e Pomona apresentaram maior proximidade entre si na análise wgSNP. Também foram identificados dois plasmídeos nos genomas do sorogrupo Canicola com alta identidade aos plasmídeos descritos na estirpe chinesa do mesmo sorovar. Na espécie L. kirschneri, a estirpe 47 (M36/05) apresentou alta identidade e sintenia com os genomas do sorovar Mozdok, como esperado, incluindo a estirpe brasileira de origem humana. Já a estirpe 55 (M110/06) se diferenciou dos demais genomas de L. kirschneri tanto no MLST quanto no wgSNP. O genoma brasileiro de L. inadai apresentou alta identidade à referência americana de origem humana, incluindo a presença de um bacteriófago próprio da espécie. A distinção das estirpes brasileiras de L. santarosai na MLST, também foi evidenciada na análise comparativa e no wgSNP, sendo que a estirpe 68 (M52/8-19), que não apresentou reatividade aos sorogrupos testados, ainda se diferencia das demais reafirmando a possibilidade de novo sorogrupo/sorovar. Dessa forma, o estudo genômico possibilitou a identificação de particularidades das estirpes brasileiras de Leptospira, incluindo a existência de elementos extra-cromossomais, proximidade com estirpes de origem humana indicando maior risco para saúde pública, além da possibilidade de novo sorogrupo de L. santarosai. / The present study aimed to characterize the genome of Leptospira strains isolated in Brazil and to perform their comparative analysis with GenBank available genomes. 17 strains isolated from distinct species, in different regions of Brazil, from 1998 to 2012 were characterized. These were previously typified through 16S rRNA sequencing and microscopic agglutination into six species (L. interrogans, L. santarosai, L. inadai, L. kirschneri, L. borgpetersenii and L. noguchii) and over eight serogroups. Illumina&trade; MiSeq sequencing and genome assembly with ab initio algorithm were performed. For ordering and annotation, reference genomes of the respective species were used. The in silico analysis of Multilocus Sequencing Typing (MLST) was performed for the three current Leptospira protocols. The comparative genomic analysis, including wgSNP, was performed intra-species evaluating the existing variations between the serogroups of the studied Leptospira species. The L. interrogans strains presented MLST results congruent with their previous identification. In the case of L. kirschneri, only one strain presented new alleles in the three MLST protocols and distanced itself from the other Brazilian L. kirschneri strains. The L. santarosai strains, as well as L. borgpetersenii and L. noguchii, presented new alleles and/or allelic profiles for at least two of the current MLST protocols, and still stand out in a separate group of Brazilian origin. Even though the L. interrogans genomes presented high identity and synteny with serovar Copenhageni reference, they also presented regions of difference between the respective serogroups. Serogroups Australis and Serjoe genomes stood out for having insertions and deletions, respectively, mainly in chromosome 2. The L. borgpetersenii genome also presented great variation of composition, as expected for the species, which is provided by insertion sequences and transposition of mobile elements. The serogroups Canicola and Pomona presented higher proximity in the wgSNP analysis. Two plasmids were also identified in the serogroup Canicola genomes with high identity to the plasmids described in the Chinese strain of the same serovar. In the L. kirschneri species, the strain 47 (M36/05) presented high identity and synteny with the serovar Mozdok genomes, as expected, including the Brazilian strain of human origin. The strain 55 (M110/06) differed from other L. kirschneri genomes in both MLST and wgSNP. The Brazilian L. inadai genome presented high identity to the American reference of human origin including the presence of bacteriophage specific for the species. The distinction of the Brazilian L. santarosai strains in the MLST was also evidenced in the comparative analysis and in the wgSNP, and the strain 68 (M52 / 8-19), which showed no reactivity to the tested serogroups, also differs from the others reaffirming the possibility of a new serogroup/serovar. Therefore, the genomic study allowed the identification of particularities of Brazilian Leptospira strains, including the existence of extrachromosomal elements, proximity to strains of human origin indicating a greater risk for public health, in addition to the possibility of a new L. santarosai serogroup.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_mariana_loner_coutinho.pdf: 1659670 bytes, checksum: 1464350190153976b2198567c3e59b0c (MD5) Previous issue date: 2011-12-20 / Leptospira interrogans is the usual causative agent of leptospirosis, a zoonosis that is endemic in tropical countries like Brazil and India. The available vaccines are bacterin-based from the more prevalent serovars to the vaccinated specie, but these vaccines do not develop long-lasting immunity or cross-protection. Subunit vaccines with recombinant proteins have the potential to generate an efficient leptospirosis vaccine. LigA is a protein that has adhesin function to the host and has been reported as protective against lethal challenge of Leptospira interrogans. The first part of this document defines a three-segment protective region of LigA constituted as domains 11 and 12, added of domains 10 or 13. The vaccine effect was evaluated based on pathology, humoral immune response and kidney leptospiral burden. The second part of this work aims to point out the importance of the correct understanding of the Leptospira interrogans infection kinectics to elucidate how the organism reacts in the first phase of the leptospiral infection. This evaluation is accessed by leptospiral load quantification in key-organs such as kidneys, liver, lungs and spleen, and by the evolution of the disease by hemmogram and biochemical analysis. / A Leptospira interrogans é o agente causador da leptospirose mais comum, uma zoonose que é endêmica em países tropicais como Brasil e Índia. As vacinas hoje existentes se baseiam em bacterinas de sorovares mais comumente encontrados na espécie a ser vacinada, mas essas vacinas não desenvolvem uma imunidade duradoura ou de proteção cruzada. As vacinas de subunidade com proteínas recombinantes possuem potencial para produção de uma vacina eficiente contra a leptospirose uma vez que podem oferecer proteção cruzada. LigA é uma proteína que possui função de adesão ao tecido do hospedeiro e já foi relatada como protetora contra o desafio letal por Leptospira interrogans. A primeira parte deste documento versa sobre a definição de uma região protetora de três segmentos constituída pelos domínios 11 e 12, acrescidos do domínio 10 ou 13. O efeito da vacina foi avaliado com base na patologia, resposta imune humoral e quantificação da carga microbiana nos rins. A segunda parte deste trabalho descreve a cinética da infecção por Leptospira interrogans em hamster, de forma a apontar como o organismo reage durante a primeira fase da infecção leptospírica. Essa avaliação foi realizada por meio de quantificação da carga microbiana em órgãos como rins, fígado, pulmões e baço, além de acompanhamento da evolução da doença por intermédio de hemograma e análises bioquímicas. Os dados analisados mostram que a maior carga bacteriana é observada após 6 dias de infecção em ambas as rotas.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_marcus_redu_eslabao.pdf: 801425 bytes, checksum: d5a120076fe65d76b21da14d5db5817b (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Leptospirosis is a neglected zoonosis with global distribution. The disease is caused by pathogenic bacteria of the genus Leptospira, which affect humans and various domestic and wild animals, causing serious problems to human health and damage to livestock. The objective of this study was to determine the genome sequence of Leptospira borgpetersenii serogroup Ballum strain 4E, isolated from domestic mice (Mus musculus), one of the main reservoirs of this genus. The complete genome sequence was determined using SOLiDTM system, which generated over 85 million 50 bp reads. These reads were used to obtain scaffolds of the two chromosomes present in this organism through the ab initio sequence assembly with Velvet and Edena softwares and orientation of contigs with G4All software. With completion of the assembly process, the large chromosome was 3,071,053 bp, GC content of 40.58%, 36 tRNA, 4 rRNA and 2,908 open reading frames (ORF). The small chromosome has 305,940 bp, GC content of 40.25%, 277 ORFs, no tRNA or rRNA. A reduction in the large chromosome of 4E strain was observed compared to the large chromosome of L550 strain, where 99 genes of L550 strain are not present in the 4E strain and about 394 kb of non-coding region was also lost. The main hypothesis for this reduction is the effect of the presence of a large number of mobile genetic elements. Genome reduction has been observed in other strains of L. borgpetersenii. The Applied Biosystems SOLiD 4 method allowed determination of the genome sequence of L. borgpetersenii strain 4E, with wide coverage and accuracy. The ab initio assembly methods used allowed for complete utilization of the sequences generated. / A leptospirose é uma zoonose negligenciada com distribuição global. A doença é causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira, as quais acometem humanos e vários animais domésticos e silvestres, acarretando graves problemas à saúde humana e prejuízos na pecuária. O presente trabalho teve como objetivo sequenciar o genoma da Leptospira borgpetersenii sorogroupo Ballum cepa 4E, isolada de camundongo doméstico (Mus musculus), um dos principais reservatórios deste gênero. A sequência completa do genoma foi determinada através do sistema SOLiDTM, onde foram obtidas mais de 85 milhões de leituras com tamanho de 50 pb cada. Essas leituras foram utilizadas para obtenção de scaffolds dos dois cromossomos presente neste organismo, através de montagem ab initio com os softwares Velvet e Edena; e posterior orientação das contigs com o software G4All. Com a conclusão da montagem, o cromossomo maior apresentou o tamanho de 3.071.053 pb, 40,58% de conteúdo GC, 36 tRNA, 4 rRNA e 2.908 fases de leitura abertas (ORF). Para o cromossomo menor o total de bases foi de 305.940 pb, conteúdo GC de 40,25%, 277 ORFs, nenhum tRNA e rRNA foram preditos. Foi observada uma redução do cromossomo maior da cepa 4E em ralação ao cromossomo maior da cepa L550, onde 99 genes da cepa L550 não estão presentes na cepa 4E e cerca de 394 kb de região não codificante também foi perdida. A principal hipótese para a redução é o efeito da presença de um grande número de elementos móveis, processo observado no genoma de outras cepas da espécie L. borgpetersenii. O método Applied Biosystems SOLiD 4 permitiu a determinação da sequência do genoma de L. borgpetersenii cepa 4E, com ampla cobertura e acurácia. Os metodos de montagem ab initio utilizados proporcionaram aproveitar ao máximo as sequencias geradas.

Orientadores: Beatriz Gomes Guimarães, Nilson Ivo Tonin Zanchin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giuseppe_PriscilaOliveirade_D.pdf: 13819393 bytes, checksum: 088685c4fb029e25a7f5c7b7f6e218cf (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Leptospira interrogans é uma bactéria espiroqueta que causa a leptospirose, uma zoonose de distribuição mundial que afeta mais de 500.000 pessoas anualmente. Pouco se sabe sobre a biologia de leptospiras, o que dificulta a elaboração de novas estratégias de prevenção e de tratamento contra a doença. Cerca de 60 % dos genes de L. interrogans codifica proteínas que não apresentam similaridade de sequência significativa com proteínas de função conhecida. Como a estrutura cristalográfica de uma proteína pode revelar vários indícios funcionais, este trabalho visou à determinação da estrutura cristalográfica das proteínas LIC10793, LIC12922 e LIC10494 de L. interrogans, que são potencialmente localizadas no envelope celular e não são funcionalmente caracterizadas. A estrutura do antígeno LIC10793 (Lp49) foi resolvida a 2 Å de resolução e revelou que essa provável lipoproteína apresenta dois domínios. O domínio N-terminal de Lp49 possui um enovelamento do tipo Imunoglobulina e sua topologia diverge das formas padrão do motivo estrutural "chave grega" (Greek key motif). O domínio C-terminal consiste em um ?- propeller formado por sete folhas ?. Comparações locais não identificaram nenhum sítio catalítico conhecido em Lp49, mas análises de sua superfície revelaram a presença deprováveis sítios de ligação a proteínas. Com base nesses indícios, na provável localização de Lp49 na membrana externa e em sua antigenicidade, postula-se que Lp49 tenha uma função de interação com outras proteínas podendo desempenhar um papel na interação entre leptospiras e seus hospedeiros. A estrutura cristalográfica de LIC12922, determinada a 3,1 Å de resolução, revelou a presença de dois domínios. O domínio NC é estruturalmente relacionado a domínios que apresentam atividade chaperona, encontrados nas proteínas SurA e trigger factor de E. coli. O domínio parvulina de LIC12922 não apresenta atividade de peptidil prolil isomerase, mas possui um provável sítio de interação a proteína que inclui o sítio de reconhecimento ao substrato proposto para o domínio parvulina P1 de SurA. Análises filogenéticas sugerem que LIC12922 e as chaperonas extracitoplasmáticas SurA, PpiD e PrsA apresentam um ancestral comum. Com base nesses indícios e na provável localização de LIC12922 no periplasma, propõe-se que LIC12922 seja uma chaperona periplasmática envolvida na biogênese de proteínas da membrana externa. LIC10494 foi expressa, purificada e cristalizada. Refinamentos das condições de cristalização não foram suficientes para se obter cristais adequados ao experimento de difração. Análises da sua sequência evidenciaram que LIC10494 apresenta uma extensa região central intrinsecamente desordenada rica em resíduos de treonina. Assim como proteínas que possuem domínios intrinsecamente desestruturados, LIC10494 apresenta mobilidade mais lenta do que o esperado em SDS-PAGE, um volume de eluição menor do que o esperado em ensaios de gel filtração e uma considerável contribuição de configurações randômicas em seu espectro de dicroísmo circular / Abstract: Leptospira interrogans is a spirochaetal bacterium which causes leptospirosis, a worldwide spread zoonosis that affects more than 500,000 people annually. Little is known about the biology of leptospires, which difficults the development of new preventive and treatment strategies for the disease. About 60 % of the genes from L. interrogans encode for proteins that did not show significative sequence similarity with proteins of known function. Since the tridimensional structure of a protein can contribute to the understanding of its function, this work aimed at the crystallographic structure determination of the proteins LIC10793, LIC12922 and LIC10494 from L. interrogans, which are potentially situated at the cell envelope and are not functionally characterized. The structure of the antigen LIC10793 (Lp49) was determined at 2 Å resolution and revealed that this probable lipoprotein possesses two domains. The Lp49 N-terminal domain presents an Immunoglobulin-like fold and its topology diverges from the standard patterns of the Greek key motif. The C-terminal domain is a 7-bladed ?-propeller. Local structural comparisons did not identify known catalytic sites at Lp49, but surface analyses evidenced potential protein binding sites. Based on these results, the putative localization of Lp49 at the outer membrane and its role as an antigen, we postulate that Lp49 has a protein binding function involved in Leptospira-host interaction. The LIC12922 crystal structure, determined at 3.1 Å resolution, revealed two domains. The NC domain is structurally related to the chaperone domains of E. coli SurA and trigger factor proteins. The LIC12922 parvulin domain is devoid of peptidyl prolyl isomerase activity, but presents a putative protein binding site which includes the substrate recognition site proposed to the first parvulin domain of SurA. Phylogenetic analyses suggest that LIC12922 and the extracytoplasmic chaperones SurA, PpiD and PrsA have a common ancestor. Based on the structural and phylogenetic analyses and taking into account its probable periplasmic localization we postulate that LIC12922 is a periplasmic chaperone involved at the biogenesis of outer membrane proteins. The protein LIC10494 was expressed, purified and crystallized. In spite of extensive refinement of crystallization conditions the crystals were not adequate for diffraction experiments. Sequence analyses evidenced that LIC10494 has an extensive central region intrinsically disordered which is rich in threonine residues. Similarly to proteins that possess intrinsically disordered domains, LIC10494 presents mobility slower than expected at SDSPAGE, elution volume smaller than expected in gel filtration assays and a considerable contribution of random coil structures in circular dichroism spectrum / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

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Leptospiras são bactérias espiroquetas altamente móveis dotadas de estratégias que possibilitam grande eficiência nos processos de invasão e disseminação no hospedeiro. Nosso grupo demonstrou previamente que leptospiras patogênicas secretam proteases capazes de clivar e inativar moléculas-chave do sistema complemento humano, o que confere a essas bactérias a capacidade de driblar os mecanismos de defesa do sistema imune inato. Dada a rápida disseminação das leptospiras durante o processo de infecção, aventou-se a hipótese de que essas proteases secretadas pudessem alvejar uma gama maior de moléculas do hospedeiro. No presente estudo, a atividade proteolítica de proteínas secretadas por leptospiras sobre um painel de moléculas da matriz extracelular e do plasma foi avaliada. O sobrenadante de cultura da estirpe virulenta L. interrogans sorovar Kennewicki Fromm degradou fibrinogênio humano, fibronectina plasmática, colágeno Tipo I, e as proteoglicanas decorina, biglicam e lumicam. A atividade proteolítica foi inibida por 1,10-fenantrolina, sugerindo o envolvimento de metaloproteases. Laminina, matrigel, plasminogênio e trombina não foram clivados por proteases presentes nos sobrenadantes. Ainda, os dados indicam que a produção de proteases deve ser um determinante de virulência importante, uma vez que os sobrenadantes de estirpes saprófitas ou patogênicas atenuadas em cultura não apresentaram atividade proteolítica sobre componentes da matriz ou do plasma. A análise dos genomas de leptospiras disponíveis nos levou à identificação de quatro termolisinas, metaloproteases presentes apenas nas espécies patogênicas. Uma delas, codificada pele LIC13322, foi produzida na forma recombinante e apresentou atividade proteolítica sobre fibrinogênio, biglicam e decorina. Em paralelo, foram também realizadas análises comparativas dos exoproteomas das estirpes Fromm e Patoc I. Algumas metaloproteases que podem estar envolvidas na degradação de moléculas do hospedeiro foram identificadas. A capacidade de clivar moléculas do tecido conjuntivo e proteínas da cascata de coagulação pode certamente contribuir para a invasão e a destruição tecidual observadas durante a infecção por Leptospira. / Leptospires are highly motile spirochetes equipped with strategies for efficient invasion and dissemination within the host. Our group previously demonstrated that pathogenic leptospires secrete proteases capable of cleaving and inactivating key molecules of the human complement system, allowing these bacteria to circumvent host´s innate immune defense mechanisms. Given the successful dissemination of leptospires during infection, we wondered if such proteases would target a broader range of host molecules. In the present study, the proteolytic activity of secreted leptospiral proteases against a panel of extracellular matrix and plasma proteins was assessed. The culture supernatant of the virulent L. interrogans serovar Kennewicki strain Fromm degraded human fibrinogen, plasma fibronectin, collagen Type 1, and the proteoglycans decorin, biglycan, and lumican. Proteolytic activity was inhibited by 1,10-phenanthroline, suggesting the participation of metalloproteases. Laminin, matrigel, plasminogen and thrombin were not cleaved by proteases present in the supernatants. Moreover, production of proteases might be an important virulence determinant since culture-attenuated or saprophytic Leptospira did not display proteolytic acticity against ECM or plasma components. A search against Leptospira genomes allowed identification of four thermolysins, which are metalloproteases found exclusively in pathogenic species. One of them, encoded by LIC13322, was produced in the recombinant form and displayed proteolytic activity against fibrinogen, biglycan and decorin. Comparative exoproteomic analyses using Fromm and Patoc I strains were also performed and allowed identification of a few metalloproteases that could be involved in the degradation of host components. The ability to cleave connective tissue molecules and coagulation cascade proteins may certainly contribute to invasion and tissue destruction observed upon infection with Leptospira.

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.