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.

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

Leptospirose é uma doença infecciosa emergente cujos agentes etiológicos são espécies patogênicas do gênero Leptospira. Leptospiras patogênicas possuem inúmeros genes específicos codificando proteínas com funções desconhecidas, sugerindo que as leptospiras apresentam fatores de virulência únicos. Adesinas bacterianas são importantes fatores de virulência e, assim, a identificação de adesinas conservadas em espécies patogênicas de Leptospira pela construção de bibliotecas genômicas expostas na superfície de bacteriófagos (shotgun phage display), seguida por seleção em células e/ou componentes da matriz extracelular (biopanning), pode revelar novos antígenos e alvos para o tratamento e prevenção da leptospirose. Bibliotecas foram construídas com o DNA genômico de L. interrogans fragmentado e o fagomídeo pG8SAET, sendo testadas algumas abordagens para clonagem como a ligação entre extremidades cegas (blunt-end) e técnicas baseadas em ligação entre extremidades coesivas, incluindo a obtenção de ORESTES e a utilização de adaptadores em grampo. Apesar de serem encontradas algumas limitações, a clonagem por ligação blunt-end se mostrou a mais eficiente para a construção de bibliotecas, sendo adotada para a construção de três bibliotecas em maior escala. A seleção de novas possíveis adesinas a partir das bibliotecas construídas foi realizada em células eucarióticas através da metodologia BRASIL. A primeira biblioteca (BBT1) exibiu 106 clones totais, a partir da qual foram selecionados quatro proteínas em fase apenas com a proteína VIII do fago (pVIII). No entanto, nenhuma delas seria exposta por programas de predição na bactéria. Outras duas bibliotecas foram construídas (BBT2 e BBT3), as quais obtiveram um número ideal de clones para uma ampla cobertura do genoma (>2x107 clones). Por apresentar maior proporção de clones válidos, a BBT2 foi utilizada para a seleção de adesinas, resultando em onze clones em fase com pVIII e/ou sequência sinal do fago. Análises por programas de predição revelaram três proteínas hipotéticas, denominadas LepA962, LepA069 e LepA388, as quais poderiam estar expostas ou ser secretadas pela bactéria, sugerindo uma possível função de adesina. O estudo da proteína LepA388 levou ao reconhecimento de outras doze proteínas semelhantes e pertencentes a uma família paráloga contendo um domínio denominado DUF_61, motivo de função desconhecida presente em proteínas compartilhadas somente entre as espécies patogênicas mais virulentas de Leptospira. Por esta razão, a proteína LepA388 foi a mais estudada. A clonagem de três porções da proteína (LepA388P, LepA388NR e LepA388F) para expressão heteróloga resultou em proteínas recombinantes insolúveis e, considerando a riqueza em resíduos de cisteína presente em sua estrutura, não foi possível renaturá-las adequadamente. Diante dos obstáculos encontrados, apenas a porção contendo a sequência apresentada pelo fago (LepA388P) foi utilizada para obtenção de antissoros em camundongos, os quais apresentaram altos títulos, demonstrando a alta imunogenicidade da proteína LepA388P. O reconhecimento de proteínas nativas da família paráloga DUF_61 em extratos de diferentes sorovares de Leptospira não foi observado, assim como sua expressão in vitro a partir de bactérias em diferentes condições de cultivo. Estudos adicionais sobre a expressão in vivo e funções dos membros desta família são necessários para uma compreensão mais ampla de seu papel na biologia de leptospiras e, possivelmente, na patogênese da leptospirose. / Leptospirosis is an emerging infectious disease whose etiologic agents are pathogenic species of the genus Leptospira. Pathogenic leptospires have countless specific genes encoding proteins with unknown functions, suggesting that leptospires have unique virulence factors. Bacterial adhesins are important virulence factors and so the identification of conserved adhesins in pathogenic Leptospira species from shotgun phage display libraries, followed by selection (biopanning) in cells and/or extracellular matrix components, can reveal new antigens and strategies for leptospirosis treatment and prevention. Libraries were constructed using fragmented genomic DNA from L. interrogans and pG8SAET phagemid vector. Cloning approaches included blunt-end ligation and techniques based in cohesive-end ligation, such as ORESTES strategy and hairpin linkers. Despite some limitations, cloning by blunt-end ligation was the most efficient for library construction, being adopted for the construction of three libraries on a larger scale. Selection of new possible adhesins was performed by biopanning of the libraries in eukaryotic cells through BRASIL methodology. The first library called BBT1 exhibited approximately 106 total clones, and its biopanning resulted in four proteins fused to phage protein VIII, but none of them were expected to be exposed by the bacteria. Other libraries were built (BBT2 and BBT3) which reached the expected number of clones to obtain a larger genome representation (> 2x107 clones). Since it showed the highest proportion of positive clones, BBT2 was selected to perform a second biopanning, resulting in eleven proteins fused to phage protein VIII and/or signal peptide. In silico analysis revealed three hypothetical proteins, named LepA962, LepA069 and LepA388, that would be exposed or secreted by the bacteria, suggesting a possible adhesin function. The study of LepA388 protein led to the recognition of twelve other similar proteins belonging to a paralogous family that contains a domain called DUF_61, domain of unknown function that is present in proteins shared only among the most virulent pathogenic species of Leptospira. For this reason, the LepA388 protein was the most studied. The cloning of three portions of the protein (LepA388P, LepA388NR and LepA388F) for heterologous expression resulted in insoluble recombinant proteins, and given the presence of many cysteine residues in its structure, it was not possible to renature them appropriately. In face of the imposed obstacles, only the portion containing the sequence presented by the bacteriophage (LepA388P) was used to obtain antisera in mice, which showed high titers, demonstrating the high immunogenicity of the protein LepA388P. Recognition of native DUF_61 paralogous family proteins in extracts from distinct Leptospira serovars was not observed, as well as its in vitro expression from bacteria cultured in different conditions. Additional studies on the in vivo expression and functions of members of this family are needed for a broader understanding of their role in leptospiral biology and possibly in the pathogenesis of leptospirosis.

A leptospirose é uma zoonose disseminada mundialmente, causada por bactérias do gênero Leptospira. A melhor maneira de contornar o problema é por de medidas preventivas, já que a contenção da proliferação de roedores é inviável e não há vacina eficaz disponível. Estratégias de genômica funcional têm identificado um grande número de proteínas a serem estudadas. Esse fato aliado a dados da literatura, que identificaram proteínas envolvidas na patogenicidade e que são expressas somente em condição de virulência, levou à proposição da utilização da proteômica para canalizar os estudos. A metodologia envolveu obtenção de extratos protéicos de leptospiras retiradas de animais infectados, sua separação por gel bidimensional, e identificação dos spots por espectrometria de massas. O objetivo central foi a identificação de proteínas expressas em bactérias virulentas e ausentes nas não-virulentas. A identificação dessas proteínas pode facilitar a busca de proteínas envolvidas na virulência e infecção da leptospirose. Adicionalmente, é um avanço no esclarecimento da biologia e patogenicidade das leptospiras, bem como para o reconhecimento de candidatos potenciais para a composição de vacinas e/ou métodos diagnósticos mais eficientes. / Leptospirosis, one of the most spread zoonosis worldwide, is caused by bacteria of the genus Leptospira. Preventive measures are the best way to control the disease due to the difficulty to impair the proliferation of rodents and because no efficient vaccine is currently available. Functional genomics strategies have pointed a large number of proteins that could be important immunogens. This fact allied to published data reporting the identification of proteins involved in pathogenesis that are expressed only in virulent strains, led us to propose the use of proteomics as a tool to narrow down these studies. The methodology involved the preparation of protein extracts from tissuederived leptospires, separation by two-dimensional gel and identification of the spots by mass spectrometry. The central objective was to identify proteins expressed only in virulent bacteria. The identification of these proteins could help the search for proteins involved in virulence with a role during infection. Additionally, the data presented here represent a large step to clarify the biology and pathogenicity of leptospires, as well as the identification of potentially important vaccine candidates and/or proteins to compose more efficient diagnostic methods.

Leptospirose est la zoonose bactérienne la plus répandue dans le monde et son incidence est plus forte dans les régions tropicales où le taux de mortalité peut excéder 10%. Un diagnostic rapide est fondamental car le traitement a plus de chance d’être efficace lorsqu’il est précoce. Nous avons utilisé le diagnostic par biologie moléculaire (RT-PCR) pour contribuer à mieux connaitre l’épidémiologie de la leptospirose aux Antilles. Dans les deux premiers articles, nous rapportons pour la première fois en Martinique la survenue de cas groupés de leptospirose après des événements sportifs (course à pied, canyoning). La présence d’abrasions cutanées a été identifiée comme facteur de risque de l’infection et ces travaux ont mis en évidence l’intérêt du diagnostic par RT-PCR pour informer rapidement les personnes exposées et débuter tôt les antibiotiques. Le troisième travail est une étude de cohorte prospective portant sur 102 patients et nous rapportons l’association entre l’élévation de la concentration sanguine de leptospires mesurée à l’admission et la sévérité de la maladie. Les principaux éléments cliniques initiaux associés à la sévérité étaient l’hypotension, les anomalies auscultatoires, l’ictère et l’anurie. L’identification de l’espèce Leptospira interrogans, le sérovar Icterohaemorrhagiae /Copenhageni, et la présence de rats à domicile étaient aussi associés à la sévérité. L’utilisation du diagnostic par biologie moléculaire nous a permis de contribuer à l’étude de facteurs de risque et des facteurs pronostiques de la leptospirose, mais aussi à mieux connaître le poids réel de la maladie aux Antilles. / Leptospirosis is the most widespread zoonosis in the world and its incidence is higher in in tropical areas where its fatality rates can exceed 10%. Availability of rapid diagnostic tools is a top-priority, since antibiotic is more efficient when given early. In this work, we rely on molecular diagnosis (RT-PCR) to contribute to the study of leptospirosis epidemiology in the Caribbean. In the first two papers, we describe for the first time in Martinique outbreaks of leptospirosis after sporting events (trail running, canyoning). The occurrence of cutaneous abrasions was identified as a risk factor for infection and data from those outbreaks suggest that rapid diagnostic assays such as PCR are particularly appropriate in this setting for early diagnosis, information of exposed participants, and treatment during acute phase of the disease. The third paper is a cohort study of 102 patients and we report that high level leptospiremia at the time of admission was associated with severity of the disease. The main clinical findings at the time of admission that were associated with severe leptospirosis included: hypotension, chest auscultation abnormalities, icterus, and oligoanuria. Identification of Leptospira interrogans species, serovar Icterohaemorrhagiae/Copenhageni, and the presence of rats in the house were also associated with severity. Detection methods using RT-PCR allowed us to contribute to the study of risk and prognostic factors, but also to have a better understanding of leptospirosis public health impact in the Caribbean.

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2017-08-30T12:11:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_amilton_seixas_neto.pdf: 1214618 bytes, checksum: 70b8eeecc3cf0dfb3f4b6426f0b70ca4 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-09-01T19:11:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 tese_amilton_seixas_neto.pdf: 1214618 bytes, checksum: 70b8eeecc3cf0dfb3f4b6426f0b70ca4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-09-01T19:12:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 tese_amilton_seixas_neto.pdf: 1214618 bytes, checksum: 70b8eeecc3cf0dfb3f4b6426f0b70ca4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T19:12:20Z (GMT). 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Dessa forma, fragmentos rLigs são candidatos potenciais para uma vacina de subunidade contra a leptospirose humana e animal. Assim sendo, a proposta deste projeto foi avaliar preparações vacinais com as proteínas recombinantes LigA625-1224aa (rLigANI), LigB131-649aa (rLigBRep), LigB625-1044aa (rLigB7-11) e LigA131-1224aa (rLigAFull) quando administradas com Hidróxido de Alumínio como adjuvante, individualmente ou combinadas, a fim de identificar quais formulações serão capazes de induzir uma resposta protetora contra o desafio homólogo. Hamsters machos e fêmeas foram imunizados com as preparações através da via intramuscular, nos dias 0 e 14, e o desafio homólogo foi realizado através da via intraperitoneal, no dia 28, utilizando Leptospira interrogans sorovar Copenhageni cepa Fiocruz L1-130. Após a expressão e purificação das quatro proteínas, obteve-se quatro lotes com pureza de 90%. Todas as quatro proteínas recombinantes apresentaram antigenicidade, reagindo contra soro de humanos e animal convalescentes de leptospirose. A imunização dos hamsters contendo as preparações com rLigANI, rLigBRep, rLigB7-11 e rLigAFull conferiram proteções variáveis (0-100%) contra o desafio homólogo. Embora nenhuma preparação tenha induzido a uma proteção esterilizante, evidenciada através das técnicas de reisolamento e imunofluorescência, a associação entre rLigANI e rLigBRep foi capaz de conferir proteção significativa (p<0,05) em todos os experimentos. Em contrapartida, o fragmento inteiro de LigA, assim como rLigB7-11, não conferiram proteção. Nosso estudo propôs uma nova abordagem para o desenvolvimento de uma vacina recombinante contra a leptospirose. É o primeiro estudo que testou a proteína LigA recombinante em sua forma inteira. Além disso, foi possível obter a sua expressão na forma solúvel. Embora a proteína obtida tenha sido reconhecida por soros de humanos convalescentes in vitro, foi capaz de conferir apenas níveis de sobrevivência significativa (p<0,05) aos animais desafiados, mas não em relação à mortalidade. Por outro lado, a associação entre rLigBRep e rLigANI, outra abordagem inédita, demonstrou que mesmo testando-se em diferentes doses (40g ou 60g) de cada alvo, tanto a análise de mortalidade quanto a de sobrevivência revelou resultados significativos (p<0,01) em três dos cinco experimentos realizados. Os resultados obtidos em nosso estudo representam uma contribuição importante para o desenvolvimento de uma vacina contra a leptospirose. / Leptospirosis is a worldwide zoonosis, causing a major economic impact on the agricultural sector. Currently, the vaccines used to prevent disease in cattle are formulated with inactivated Leptospira whole-cell bacterins, which have limited success, since they induce an immunity of short duration and serovar-specific protection. Preliminary results from our group showed that recombinant fragments of Lig (leptospiral immunoglobulin-like) proteins are antigenic, immunogenic and confer full or partial protection against homologous challenge in hamster model. Thus, rLigs fragments are potential candidates for a subunit vaccine against human and animal leptospirosis. Therefore, the purpose of this study was to evaluate vaccine preparations with recombinant proteins LigA625-1224aa (rLigANI), LigB131-649aa (rLigBRep), LigB625-1044aa (rLigB7-11) and LigA131-1224aa (rLigAFull) when administered with Alum Hydroxide as adjuvant, either individually or combined, in order to identify formulations that are capable of inducing a protective response against homologous challenge. Male and female hamsters were immunized with the preparations by intramuscular injection on days 0 and 14, and the homologous challenge was performed using Leptospira interrogans serovar Copenhageni strain Fiocruz L1-130, by intraperitoneal injection on day 28. Following expression and purification of the four proteins were obtained four batches with a purity of 90%. All four recombinant proteins showed antigenicity, reacting against human sera with convalescent leptospirosis. Immunization of hamsters with preparations containing rLigANI, rLigBRep, rLigB7-11, and rLigAFull conferred variable protection (0-100%) against homologous challenge. Although no preparation has induced a sterilizing protection, evidenced by the isolation and immunofluorescence techniques, the association between rLigANI and rLigBRep was able to confer significant protection (p <0.05) in all experiments. In contrast, the LigAFull as well as rLigB7-11, did not provide protection. Our study has proposed a new approach for the development of a recombinant vaccine against bovine leptospirosis. It is the first study that tested the rLigA in its entire form. Furthermore, it was possible to obtain expression in soluble form. Although the protein obtained has been recognized by sera from convalescent human in vitro, it was only capable of conferring significant levels of survival (p <0.05) to challenged animals but not in relation to mortality. Moreover, the association between rLigBRep and rLigANI, another novel approach, testing showed that even at different doses (40 g ou 60 g) of each target, both the analysis of the mortality and survival showed significant results (p <0.01) in three of the five experiments. The results obtained in our study represent an important contribution to the development of a vaccine against leptospirosis.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_daiane_drawanz_hartwig.pdf: 4007239 bytes, checksum: 7d50e5824c8c66e23049bd005ad56ea6 (MD5) Previous issue date: 2010-12-20 / Leptospirosis is a serious infectious disease caused by pathogenic spirochetes of the genus Leptospira, it is classified as a zoonosis of worldwide distribution. This disease results morbidity and mortality in humans and animals, justifying the application of prophylactic strategies. Current vaccines against leptospirosis are composed of inactivated bacteria and do not stimulate cross-protection. Thus, there is need to develop a safe and effective vaccine. In this study, we used the outer membrane proteins LigANI e LipL32, because they have been identified as vaccinogens. These, in their recombinant form, are usually expressed in Escherichia coli and as subunit vaccines have shown variable efficacy. We describe in this work the use of Pichia pastoris as an alternative expression system. The genes ligANI and lipL32 were cloned into vector pPICZαB, which allowed the secretory expression of proteins in P. pastoris. The protein yield in this system was 276 mg/L for LigANI and 285 mg/L for LipL32. The recombinant proteins were glycosylated and remained antigenic. The immunoprotective potential was evaluated in the hamster model, challenged with virulent L. interrogans serovar Copenhageni. Both proteins induced high levels of antibodies (P < 0.001). The animals immunized with LigANI and LipL32 using aluminium hydroxide as adjuvant, showed no protection against challenge, but showed a significant increase in survival (P < 0.001). In conclusion, the yeast P. pastoris has proved an efficient heterologous expression system of LigANI and LipL32 L. interrogans proteins. The secreted and glycosylated LigANI protein may be used in the control of leptospirosis, although additional studies are needed. / Leptospirose é uma doença infecciosa grave causada por espiroquetas patogênicas do gênero Leptospira, sendo classificada como uma zoonose de ampla distribuição mundial. Esta doença resulta morbidade e mortalidade em humanos e animais, justificando a aplicação de estratégias profiláticas. As vacinas atuais contra a leptospirose são compostas por bactérias inativadas e não estimulam proteção cruzada. Assim, existe a necessidade de desenvolver uma vacina efetiva. No presente estudo, as proteínas de membrana externa LigANI e LipL32 foram utilizadas, pois são apontadas como potenciais vacinógenos. Estas, em sua forma recombinante, costumam ser expressas em Escherichia coli e, como vacina de subunidade tem apresentado eficiência variável. Nós descrevemos neste trabalho a utilização da levedura Pichia pastoris como sistema de expressão alternativo. Os genes ligANI e lipL32 foram clonados no vetor pPICZαB, que permitiu a expressão secretória das proteínas em P. pastoris. O rendimento das proteínas neste sistema foi de 276 mg/L para LigANI e 285 mg/L para LipL32. As proteínas recombinantes foram glicosiladas e mantiveram-se antigênicas. O potencial imunoprotetor das proteínas foi avaliado em modelo hamster desafiado com cepa virulenta de L. interrogans sorovar Copenhageni. Ambas as proteínas induziram altas taxas de anticorpos (P < 0,001). Os animais imunizados com LigANI e LipL32, utilizando hidróxido de alumínio como adjuvante, não apresentaram proteção contra o desafio, mas demonstraram um aumento significativo na sobrevida (P < 0,001). Em conclusão, a levedura P. pastoris demonstrou ser um eficiente sistema de expressão heterólogo das proteínas LigANI e LipL32 de L. interrogans. A proteína LigANI secretada e glicosilada pode ser utilizada no controle da leptospirose, embora estudos adicionais sejam necessários.

El trabajo de tesis consta de tres bloques: 1) la caracterización de dos proteínas (BatA y BatB) codificadas en el genoma de Leptospira interrogans; 2) el estudio del rol de los neutrófilos durante la infección con Leptospira interrogans, utilizando un modelo de leptospirosis murina experimental; 3) el análisis de la relación entre el polimorfismo Arg753Gln del TLR2 humano y la leptospirosis.

The aim of this study was to verify the occurrence of leptospirosis in dogs and the main risk factors related to disease in the city of Uberlandia, Minas Gerais, and analyze the humoral immune response of young dogs with and without defined race against Leptospira interrogans. All samples were subjected to this research Microscopic Agglutination Test (MAT). To determine the prevalence of anti-Leptospira spp. agglutinins were examined 268 samples of blood serum of apparently healthy dogs from different districts in the county. Was detected 28.36% (76/268) of dogs reagents to serovars Autumnalis (34.21%), Tarassovi (23.58%), Canicola (17.11%) and Grippotyphosa (14.47%). Males were more likely to leptospirosis compared to females. The district east had a greater number of dogs reagents. We also evaluated the relationship between the frequency of dogs reactive serum Leptospira spp. with climatic variables in the municipality, for this, 150 samples were examined, 75 were collected during the dry season (June to November) and 75 in the rainy season (December to May). It was determined a frequency of 38%, with the predominance of serovar Autumnalis (15.79%). We noticed a significant difference (p <0.05) in the occurrence of leptospirosis in dogs, more frequently positive from dogs in the rainy season. The humoral immune response against Leptospira interrogans was analyzed in 26 young dogs, and 17 mixed breed (Group A) and nine mixed breed (Group B) after three immunizations with a commercial vaccine against serovars Canicola, Grippotyphosa, Icterohaemorrhagiae and Pomona. There was no statistical difference between the agglutinating titers between Groups A and B (p> 0.05), except the harvest II (p <0.05), in which the group B titers to serovar Autumnalis. To assess the efficiency of vaccine culture anti-Leptospira this research to warn the rich infection that dogs are vaccinated annually submitted. / Objetivou-se verificar a ocorrência da leptospirose em cães e os principais fatores de riscos relacionados à doença no município de Uberlândia, Minas Gerais, e analisar a cinética da resposta imune humoral de cães jovens com e sem raça definida contra Leptospira interrogans. Todas as amostras deste experimento foram submetidas ao exame de Soroglutinação Microscópica (SAM). Para identificação dos cães reagentes contra Leptospira spp. foram examinadas 268 amostras de soro sanguíneo de cães de diferentes distritos sanitários do município e detectada uma ocorrência de 28,36% (76/268) de cães reagentes aos sorovares Autumnalis (34,21%), Tarassovi (23,58%), Canicola (17,11%) e Grippotyphosa (14,47%). Os machos foram mais acometidos a Leptospirose quando comparados às fêmeas e o distrito sanitário Leste apresentou um maior número de cães reagentes. Avaliou-se também a relação da frequência de cães sororeagentes a Leptospira spp. com as variáveis climáticas do município, para isto, foram examinadas 150 amostras, sendo 75 coletadas no período seco (Junho à Novembro) e 75 no período chuvoso do ano (Dezembro à Maio). Verificou-se uma frequência de 38%, com o predomínio do sorovar Autumnalis (15,79%). Notou-se uma diferença significativa (p<0,05) na ocorrência da leptospirose nos cães, com maior frequência de cães sororeagentes no período chuvoso. A resposta imune humoral contra Leptospira interrogans foi analisada em 26 cães jovens, sendo 17 de raça definida (Grupo A) e nove sem raça (Grupo B), após três imunizações com uma bacterina comercial contra os sorovares Canicola, Grippotyphosa, Icterohaemorrhagiae e Pomona. Não houve diferença estatística entre os títulos de anticorpos aglutinantes entre os Grupos A e B (p>0,05), exceto na colheita II (p<0,05), na qual o grupo B apresentou títulos para o sorovar Autumnalis. Após avaliação da resposta vacinal dos cães frente uma bacterina comercial anti- Leptospira, a presente pesquisa alerta para os riscos de infecção que os cães vacinados anualmente estão submetidos. / Mestre em Ciências Veterinárias

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Une épreuve ELISA indirecte a été développée pour la détection d'anticorps antileptospires dans des sérums d'origine canine. Une préparation antigénique spécifique de genre, stable à la chaleur et produite à partir de Leptospira interrogans sérovar Pomona a été utilisée dans cette technique immuno-enzymatique. D'autre part, une détermination de la prévalence des séroréacteurs envers différents sérovars de leptospires a été effectuée chez l'espèce canine au Québec, à raide du test ELISA et du test d'agglutination microscopique (MAT). La préparation antigénique, élaborée à partir du sérovar Pomona, a réagi avec les sérums de lapin contre les sérovars Bratislava, Pomona, Autumnalis, Grippotyphosa et Icterohaemorrhagiae. Cette technique ELISA a démontré une spécificité relative de 95.6% avec 158 sérums d'origine canine, lesquels étaient négatifs à une dilution de 1:100, par le MAT, envers les sérovars Pomona, Bratislava, Icterohaemorrhagiae, Autumnalis, Grippotyphosa et Hardjo. La sensibilité relative de l'épreuve a été de 100% avec 21 sérums d'origine canine, lesquels démontraient des titres supérieurs ou égaux à 1:100 envers un ou plusieurs sérovars. Parmi les chiens qui présentaient des titres d'anticorps anti-leptospires, le titre prédominant était dirigé contre le sérovar Pomona dans 66.7% des cas (14/21). Des titres prédominants contre le sérovar Bratislava ont été trouvés chez deux chiens, alors qu'un titre prédominant contre Grippotyphosa a été trouvé chez un seul animal. Quatre chiens ont uniquement présenté une réaction 1:100 contre le sérovar Icterohaemorrhagiae. Cette épreuve ELISA s'est avérée facile à standardiser et techniquement plus avantageuse que le MAT, par le fait qu'elle utilise une préparation antigénique qui peut être préparée de routine et en grandes quantités. En conclusion, il apparaît que cette épreuve est sensible et elle serait utilisable comme épreuve de tamisage pour la recherche d'anticorps anti-leptospires chez l'espèce canine, avec une confirmation subséquente des résultats positifs par le MAT.