A leptospirose é uma zoonose de importância global causada por leptospiras patogênicas, que colonizam os túbulos renais de animais selvagens e domésticos. Vacinas comerciais estão sendo usadas, porém promovem proteção apenas contra os sorovares presentes na preparação e falham em induzir imunidade de longa duração. A porção carboxi-terminal da proteina immunoglobulin like A (LigAC) é capaz de induzir imunoproteção contra a leptospirose. No entanto, a imunização com a LigAC não confere imunidade esterilizante. Flagelinas têm sido consideradas adjuvante promissor para o desenvolvimento de vacinas. As leptospiras possuem dois flagelos periplasmáticos que são constituídos por duas classes de proteínas (FlaA e FlaB). Somente as proteínas FlaB apresentam homologia com as regiões importantes que ativam as respostas dependentes ao receptor Toll-like 5 (TLR-5). Neste estudo, avaliou-se a capacidade de indução da atividade do TLR5 das cinco flagelinas de L. interrogans sorovar Copenhageni (FlaB1, FlaB2, FlaB3, FlaB4 e FlaB5) e o potencial vacinal destas flagelinas na imunidade protetora de LigAC contra o desafio letal em hamsters. As flagelinas recombinantes foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia de afinidade com níquel. Os hamsters foram imunizados por via subcutânea com as flagelinas purificadas e LigAC. Dados experimentais demonstram que todas as flagelinas foram capazes de ativar o receptor TLR5 e a secreção de citocinas em macrógafos estimulados de maneira similar. Nos ensaios de desafio, a maioria dos animais imunizados com as flagelinas e LigAC sobreviveram ao desafio letal entretanto, não foram protegidos contra a colonização renal. Os animais do grupo controle vacinados com PBS morreram com sintomas de leptospirose e hamsters imunizados com a vacina comercial sobreviveram após o desafio / Leptospirosis is a zoonosis of global importance caused by pathogenic leptospires that colonize the renal tubules of wild and domestic animals. Commercial vaccines are being used, but only to promote protection against the serovar in the preparation; they have failed to induce short-term immunity. The C-terminal portion of immunoglobulin-like protein A (LigAC) is able to induce immunoprotection against leptospirosis. However, immunization with LigAC did not confer sterilizing immunity. Flagellins have been considered a promising adjuvant for vaccine development. Leptospires have two periplasmic flagella that are formed by two classes of proteins (FlaA and FlaB); only FlaB proteins show homology with important regions that elicit TLR5-dependent responses. In the present study, we have evaluated their ability to induce the TLR5 activity and the protective activity of five L. interrogans sorovar Copenhageni flagellins (FlaB1, FlaB2, FlaB3, FlaB4 and FlaB5) in the protective immunity of LigAC against lethal challenge in hamsters. The recombinant flagellins expressed in E.coli were purified by nickel affinity chromatography. Hamsters were immunized subcutaneously with purified flagellins with LigAC. Experimental data showed that all flagellins activated both the TLR-5 receptor and the secretion of cytokines in stimulated macrofages, similarly. In challenge assays, the majority of hamsters immunized with the flagellins and LigAC survived the lethal challenge. However, they were not protected against kidney colonization. The control animals vaccinated with PBS died with symptoms of leptospirosis and hamsters vaccinated with commercial vaccine survived after challenge

As bactérias patogênicas do gênero Leptospira são o agente causador da leptospirose, uma doença de importância global. As leptospiras patogênicas causam infecção em um amplo espectro de animais e no homem. As leptospiras podem invadir o corpo humano através de abrasões na pele e mucosa. A invasividade bacteriana depende de várias etapas, tais como: aderência, invasão e disseminação através dos tecidos do hospedeiro. Recentemente, nosso grupo identificou proteínas de membrana externa que atuam como adesinas de leptospira e/ou receptores de componentes do plasma hospedeiro, o que poderia contribuir para a patogenicidade bacteriana. Assim, o presente projeto tem como objetivo avaliar as propriedades funcionais do gene LIC10920, identificado na sequência genômica de Leptospira interrogans sorovar Copenhageni, como uma proteína hipotética, predita de membrana externa. A sequência LIC10920 foi amplificada por PCR e clonada no vetor de expressão pAE. O plasmídeo pAE contendo o inserto foi introduzido em estirpes de E. coli para a expressão da proteína. A proteína recombinante rLIC10920 foi purificada por cromatografia de afinidade a níquel e sua integridade estrutural foi avaliada pela técnica de dicroísmo circular. Camundongos foram imunizados com a LIC10920 para a avaliação da sua imunogenicidade. A presença de IgG humano contra LIC10920, foi avaliada por ELISA, em amostras de soro de pacientes com leptospirose. Assim, como a sua ligação com componentes da matriz extracelular e plasma do hospedeiro. Animais imunizados apresentaram alto título de anticorpos contra LIC10920. Além disso, a proteína foi reconhecida por anticorpos presente em amostras de soro humano infectado. A proteína foi capaz de interagir com plasminogênio e laminina de maneira dose-dependente e saturável. Em ambas as interações, a participação das regiões imunogênicas se mostrou importante. rLIC10920 foi capaz de capturar o plasminogênio direto do soro humano também de maneira dose-dependente. Por fim, foi observado que o plasminogênio ligado a rLIC10920 pode ser convertido em plasmina. A proteína em estudo é expressa durante a infecção e podemos atribuir a função de adesina, com papel na patogênese da bactéria. / Pathogenic bacteria of genus Leptospira are the causative agent of leptospirosis, a disease of global importance. Pathogenic leptospires cause infection in a broad spectrum of animals and humans. Pathogenic leptospires can efficiently invade the human body through skin and mucosa and promptly spread into blood vessels, reaching target organs. Bacterial invasiveness depends on several steps, such as adherence, invasion and throughout host tissues. Recently, our group has identified outer membrane proteins that act as leptospiral adhesins and/or receptors of host plasma components, which could contribute for bacterial pathogenesis. This project aims to evaluate the functional properties of the gene LIC10920, identified in the genome sequence of Leptospira interrogans serovar Copenhageni, as a predicted outer membrane protein of unknown function. The LIC10920 sequence was amplified by PCR, cloned into the expression vector pAE. Plasmids containing cloned DNA were introduced in E. coli strains for protein expression. The recombinant protein was purified by the metal affinity chromatography and its structural integrity was assessed by circular dichroism spectroscopy. Mice were subcutaneously immunized with LIC10920 for immunogenicity evaluation. The presence of IgG against LIC10920 in confirmed leptospirosis human serum samples was evaluated by ELISA. Binding of protein with extracellular matrix or plasma components was also assessed. Sera from immunized animals show that the rLIC10920 protein is capable to stimulate antibody immune response in mice. In addition, the protein is recognized by antibodies in leptospirosis human serum samples. The recombinant protein was capable of binding plasminogen and laminin. Dose-dependent and saturable binding was observed when increasing concentrations of the rLIC10920 were allowed adhere to a fixed concentration of plasminogen or of laminin, fulfilling the receptor-ligand interactions. In both cases, the participation of the immunogenic regions occurs, but in the case of laminin, the dependence is greater with structured epitopes. It has been shown that plasminogen linked to rLIC10920 can be converted to plasmin in the presence of activator. The recombinant protein was able to capture the plasminogen directly from normal human serum in a dose-dependent manner, suggesting the involvement of native protein in host-pathogen interactions. The protein under study is expressed during the infection and due to its capacity of interaction with host components, we may anticipate its role in leptospiral pathogenesis.

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.

Mais de 25% das mortes em humanos são causadas por doenças infecciosas. Muitas dessas doenças são emergentes e de importância zoonótica. A leptospirose é considerada uma das mais importantes doenças zoonóticas emergentes. Sua distribuição global e seu potencial epidêmico constituem um problema de Saúde Pública. Estima-se que ocorram anualmente 1.03 milhão de casos e 58.900 mortes por leptospirose em todo o mundo, mas, em se tratando de uma doença negligenciada, a real prevalência da doença é subestimada. O Rattus norvegicus é o principal reservatório associado a epidemias urbanas. Leptospiras possuem a capacidade de aderir às células dos túbulos renais e interagem com muitos componentes da matriz extracelular do hospedeiro, o que facilita a invasão e colonização. Possuem também mecanismos de evasão ao sistema complemento do hospedeiro. A identificação destes mecanismos tem sido alvo de pesquisas desenvolvidas por vários grupos. Enolase e Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) pertencem à categoria de proteínas conhecidas como proteínas moonlighting. Estas englobam um grupo de proteínas multifuncionais. Enolases são metaloenzimas citossólicas que catalisam a conversão de 2-D-fosfo-glicerato em fosfoenolpiruvato. Apesar de não possuírem sequência clássica de ancoragem à membrana, são encontradas na superfície de uma variedade de células eucarióticas e procarióticas, tendo a capacidade de interagir com plasminogênio. GAPDH é uma enzima da via glicolítica responsável pela conversão de gliceraldeído 3-fosfato em D glicerato 1,3-bifosfato. Estudos recentes mostram que a GAPDH tem múltiplas funções independentes do seu papel no metabolismo de energia. Neste trabalho demonstrou-se que GAPDH de Leptospira está localizada na superfície da bactéria, e que tanto GAPDH como enolase interagem com plasminogênio, o qual é convertido em sua forma ativa, a plasmina, na presença do ativador exógeno uPA. A capacidade da plasmina gerada sobre a enolase de clivar substratos fisiológicos foi testada. A cadeia β do fibrinogênio foi totalmente degradada, e a molécula vitronectina parcialmente clivada em fragmentos de 61- 64 kDa. Ainda, mostrou-se que a enolase interage com os reguladores do complemento C4BP e FH. Ambos os reguladores permanecem funcionais, agindo como co-fatores de Fator I na degradação de C3b (FH) e C4b (C4BP). No que diz respeito à GAPDH, os dados claramente mostram que a plasmina ligada à GAPDH degrada as cadeias α e β do fibrinogênio, assim como a isoforma de 75 kDa da vitronectina, de forma tempodependente. Ainda, na presença de GAPDH, a plasmina degradou totalmente a cadeia α de C5, mas não degradou C3b. Por fim, resultados obtidos por Far Western Blot revelam que GAPDH interage com C1q, molécula-chave da via clássica do sistema complemento, e também com fibronectina plasmática, podendo, portanto, contribuir para a adesão da bactéria durante a colonização do hospedeiro. Em suma, no presente estudo caracterizamos duas novas proteínas moonlighting de Leptospira: enolase e GAPDH. A caracterização funcional destas proteínas, assim como a identificação das moléculas-alvo do hospedeiro com as quais essas proteínas são capazes de interagir, podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de invasão, disseminação e evasão imune utilizados por leptospiras patogênicas. / More than 25% of human deaths are caused by infectious diseases, among which a large number are emerging and of zoonotic importance. Leptospirosis is considered one of the most important emerging zoonotic diseases. Its global distribution and its epidemic potential constitute a Public Health problem. It is estimated that approximately 1,03 million cases and 58,900 deaths from leptospirosis occur annually worldwide, but as a neglected disease, its actual prevalence is underestimated. Rattus norvegicus is the main reservoir associated with urban epidemics. Leptospires have the capacity to adhere to renal tubule cells which facilitates invasion and colonization. They also have mechanisms to evade the host\'s complement system. The identification of these mechanisms has been the object of research developed by several groups. Enolase and Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) belong to the category of proteins known as moonlighting proteins. These encompass a group of multifunctional proteins. Enolases are cytosolic metalloenzymes that catalyze the conversion of 2-D-phosphoglycerate to phosphoenolpyruvate. Although they do not have a classic membrane anchor sequence, they are found on the surface of a variety of eukaryotic and prokaryotic cells, and have the capacity to interact with plasminogen. GAPDH is an enzyme of the glycolytic pathway responsible for the conversion of glyceraldehyde 3-phosphate to D-glyceryl 1,3-bisphosphate. Recent studies show that GAPDH has multiple functions independent of its role in energy metabolism. In this work we demonstrated that Leptospira GAPDH is located on the surface of the bacterium, and that both GAPDH and enolase interact with plasminogen, which is converted into its active form, plasmin, in the presence of the exogenous activator uPA. The capacity of plasmin-bound enolase to cleave physiological substrates was tested. The β-chain of fibrinogen was totally degraded, and vitronectin was partially cleaved into fragments of 61-64 kDa. Further, enolase interacts with the complement regulators C4BP and FH. Both regulators remain functional, acting as cofactors for Factor I on the degradation of C3b (FH) and C4b (C4BP). With regard to GAPDH, the date clearly show that plasmin bound to GAPDH degrades the α and β chains of fibrinogen as well as the 75-kDa isoform of vitronectin, in a time-dependent manner. Furthermore, in the presence of GAPDH, plasmin totally degraded C5 α-chain, but did not degrade C3b. Finally, our Far Western Blot data reveal that GAPDH interacts with C1q, a key molecule of the classical pathway of the complement system, and also interacts with plasma fibronectin, and may therefore contribute to bacterial adhesion during host colonization. Briefly, in the present study we characterized two novel moonlighting proteins of Leptospira: enolase and GAPDH. The functional characterization of these proteins, as well as the identification of the host target molecules with which these proteins are capable of interacting, may contribute to the understanding of the mechanisms of invasion, dissemination and immune evasion used by pathogenic leptospires.

Leptospirose é uma zoonose mundial que causa grandes prejuízos econômicos e sociais. Os mecanismos de patogenicidade da leptospira ainda não estão totalmente elucidados. Nesse trabalho foi avaliado o papel de três proteínas hipotéticas de superfície na patogenia da leptospirose: LIC11009, LIC11360 e LIC11975. Os genes foram clonados a partir do DNA da L. interrogans sorovar Copenhageni e as proteínas recombinantes foram purificadas por cromatografia de afinidade. RT-qPCR mostrou a transcrição dos genes em leptospiras. As proteínas recombinantes reagiram com soro de humanos diagnosticados com leptospirose. rLIC11009 induziu somente resposta imune Th1 em camundongos, enquanto que rLIC11360 e rLIC11975 induziram resposta Th1 e Th2. As três proteínas recombinantes se ligaram à laminina e plasminogênio, enquanto rLIC11360 e rLIC11975 também se ligaram à fibronectina plasmática e fibrinogênio. Em adição, rLIC11360 se ligou ainda aos reguladores do sistema complemento fator H e C4BP. Os resultados sugerem que as proteínas estudadas podem auxiliar a leptospira a evadir e invadir o hospedeiro. / Leptospirosis is a worldwide zoonosis that causes great economic and social losses. The pathogenic mechanisms of leptospira are not yet fully elucidated. In this study we evaluated the role of three hypothetical surface proteins in the leptospiral pathogenesis: LIC11009, LIC11360 and LIC11975. Genes were cloned from DNA of L. interrogans serovar Copenhageni and the recombinant proteins were purified by affinity chromatography. RT - qPCR data have shown that the genes are fully transcribed in leptospires. Recombinant proteins reacted with sera from humans diagnosed with leptospirosis. rLIC11009 induced Th1 immune response in mice, whereas rLIC11360 and rLIC11975 promoted both Th1 and Th2. The three recombinant proteins interacted with laminin and plasminogen while, rLIC11360 and rLIC11975, also interacted with plasma fibronectin and fibrinogen. In addition, rLIC11360 interacted with the complement regulators factor H and C4BP. These results suggest that the proteins tested can help leptospires to evade and invade the host.

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™ 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™ 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.

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.

O Pantanal é considerado uma das maiores planícies inundáveis do mundo e possui uma rica biodiversidade. Das onze espécies de tatus registradas no Brasil, sete ocorrem no Pantanal. Os tatus dividem suas áreas de vida com diversas outras espécies silvestres e com o gado, pois a produção extensiva de bovinos de corte é a principal atividade econômica da região. Estudos anteriores demonstraram exposição à Brucella abortus e Leptospira interrogans em diversas espécies silvestres no Pantanal, porém sabe-se pouco quanto à exposição e/ou presença desses agentes em tatus neste bioma. Dessa forma, o presente estudo teve por objetivo determinar a prevalência de anticorpos anti-Brucella e anti-Leptospira interrogans através do teste do Antígeno Acidificado Tamponado (AAT) e Soroaglutinação Microscópica (SAM) em amostras de soro de tatus de vida livre, provenientes do Pantanal da Nhecolândia e realizar a pesquisa direta do DNA dos agentes através do emprego da técnica de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) em amostras de sangue. Foram testados 48 indivíduos de quatro espécies, sendo Dasypus novemcinctus (n=2), Cabassous unicinctus (n=8), Euphractus sexcinctus (n=16) e Priodontes maximus (n=22). Não foi observado produto amplificado pela PCR em nenhum animal testado, da mesma forma, nenhum tatu apresentou anticorpos anti-Brucella pelo AAT. Na sorologia para L. Interrogans foi encontrada prevalência de 31,25 % (5/16) em E. sexcinctus e 18,18% (4/22) em P. maximus. Esses indivíduos foram positivos para os sorovares Autumnalis/Butembo, Cynopteri/Cynopteri e Pomona/Pomona, com títulos variando de 1: 200 a 1: 1600. Os resultados obtidos reforçam a importância da vigilância de patógenos em populações de vida livre, especialmente quando existe contato com animais de produção, além de contribuir para o conhecimento de agentes infecciosos em tatus da região do Pantanal. / Pantanal is considered one of the worlds largest wetlands. Seven of the eleven species of armadillos that occur in Brazil, from a total of 21 recognized species in the world, have been recorded in this area. The main local economic activity is beef cattle production, which leads to intense wildlife-livestock contact, potentially increasing wildlife exposure to several pathogens, including those with zoonotic and economic relevance. Previous studies demonstrated that several wildlife species have been exposed to Brucella abortus and Leptospira interrogans in Pantanal; however, the exposure and/or presence of zoonotic pathogens in armadillos in this biome is still poorly understood. In order to address this question, we employed conventional polymerase chain reaction (PCR), the Rose Bengal Test (RBT) and the Microscopic Agglutination Test (MAT) to investigate the exposure and/or infection by Brucella abortus and Leptospira interrogans in blood samples of four armadillos species: nine-banded armadillo (Dasypus novemcinctus) (n=2), southern naked-tailed armadillo (Cabassous unicinctus) (n=8), yellow armadillo (Euphractus sexcinctus) (n=16) and giant armadillo (Priodontes maximus) (n=22) caught at Nhecolândia, Pantanal, Brazil. We did not detect Brucella abortus by PCR or exposure to this pathogen via the RBT in the evaluated armadillos. On the other hand, the Microscopic Agglutination Test (MAT) detected Leptospira interrogans exposure in 31.25 % (5/16) of E. sexcinctus and 18.18% (4/22) P. maximus specimens. These individuals were positive to serovars Autumnalis/Butembo, Cynopteri/Cynopteri and Pomona/Pomona, this latter with titers ranging from 1:200 to 1:1600. Our results reinforce the importance of pathogen surveillance in wildlife living in areas of livestock production and further contribute to the study of zoonotic pathogens in armadillos in the Pantanal region.

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

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