Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Farmacologia / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:00:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310349.pdf: 10727909 bytes, checksum: c93e4065cf21f11b20ff92c38ec6e1ff (MD5) / A tuberculose é uma doença causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis que mata anualmente cerca de 2 milhões de pessoas no mundo. Dado um alto impacto na saúde pública causado pelo M. tuberculosis, a ausência de uma vacina preventiva eficaz e o surgimento de cepas resistentes ao tratamento convencional, existe uma clara necessidade de um melhor entendimento dos mecanismos de imunopatogênese da tuberculose e, sobretudo, a identificação de fatores determinantes do bacilo envolvidos nesse processo. Nesse contexto, as informações geradas pelo projeto genoma de seqüenciamento do M. tuberculosis apresentam um grande potencial a ser explorado, principalmente no que diz respeito a moléculas de superfície/secretadas que possam ser identificadas e avaliadas quanto ao seu envolvimento nos eventos iniciais de infecção e imunogenicidade. No presente estudo, nós identificamos uma nova lectina secretada de M. tuberculosis por uma abordagem bioinformática que é reconhecida durante a fase ativa da tuberculose em humanos tanto em termos de indução de IFN-. em células mononucleares do sangue periférico quanto na produção de anticorpos IgG anti-sMTL-13. Essa produção de anticorpos diminui logo após 1-2 meses de tratamento e permanece em níveis basais até os pacientes atingirem cura clínica, sugerindo que anticorpos anti-sMTL-13 poderiam ser utilizados como um biomarcador de sucesso terapêutico. Em adição, estudos de deleção gênica revelaram que o gene Rv1419 não é essencial para o crescimento in vitro do M. Tuberculosis em meio de cultura, mas que o mesmo parece afetar o crescimento intracelular do bacilo e modula a produção de TNF-a em macrófagos da linhagem RAW 264.7. Em conjunto, os nossos achados demonstram a existência de um novo antígeno de M. tuberculosis com potencial de uso em diagnóstico e de gerar informações relevantes sobre a biologia da interação do patógeno com o hospedeiro. / Tuberculosis remains a major public health problem throughout the world and one-third of the world population carries an asymptomatic infection, which results in eight million new cases of tuberculosis and two million deaths every year. In general, infection by Mycobacterium tuberculosis leads to a latent state in which the host is able to control the pathogen growth. While effective cellular immune responses are suggested as critical to control M. tuberculosis growth inside macrophages, it has been demonstrated that mycobacteria-associated factors play an important role in tuberculose immunopathogenesis. In this study, we have identified a secreted 13 kDa lectin from M. tuberculosis by homology search of a non-redundant lectin database. Bioinformatic analysis revealed that sMTL-13 belongs to the ricin-type b-trefoil family of proteins containing a Sec-type signal peptide present in M. tuberculosis complex species, but not in nontuberculous mycobacteria. Following heterologous expression of sMTL-13 and generation of an mAb (clone 276.B7/IgG1k), we confirmed that this lectin is present in culture filtrate proteins from M. tuberculosis H37Rv, but not in non-tuberculous mycobacteria-derived culture filtrate proteins. In addition, sMTL-13 leads to an increased IFN-g production by PBMC from active tuberculosis patients. Furthermore, sera from tuberculosis patients displayed high titers of IgG Ab against sMTL-13, a response found to be decreased following successful antituberculosis therapy. We also investigated the role of Rv1419 gene of M. tuberculosis during in vitro infection. Our work shows that bacterial replication kinetics of Rv1419 mutant and wild type bacterium were comparable in liquid culture under static conditions. Moreover, the Rv1419 mutant was not impaired in its ability to growth upon macrophage infection. However, its ability to stimulate key cytokine such as TNF-á was reduced, which is in line with CFU counts at earlier time points post-infection (24h) Together, our findings reveal a secreted 13 kDa ricin-like lectin from M. tuberculosis, which is immunologically recognized during active tuberculosis and could serve as a biomarker of disease treatment. We believe that sMTL-13 is an important component of the bacterial-host interplay.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305008.pdf: 1294464 bytes, checksum: 1c308bc869ef17da3ff0b5b2d4ed979c (MD5) / A tuberculose, causada principalmente pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis (Mtb), é uma doença responsável por aproximadamente 1,4 milhão de mortes anuais no mundo. Dado seu grande impacto na saúde pública, aliado à ausência de um modelo vacinal eficaz e ao surgimento de cepas resistentes, existe uma clara necessidade na busca por novos imunógenos, bem como novas estratégias de prevenção, diagnóstico e tratamento da TB. Nosso grupo caracterizou um possível antígeno vacinal, a lectina de 13 kDa secretada pelo Mtb (sMTL-13), que apresentou alto potencial antigênico na indução de respostas imunes celulares (IFN-?/PBMC) e humorais (IgG/soro) em pacientes com tuberculose ativa. A natureza ubíqua das lectinas reflete o seu envolvimento em diversos mecanismos celulares, tornando significante o estudo da sua interação em processos biológicos. Visando obter informações acerca da imunogenicidade da sMTL-13, este trabalho demonstrou que, além de secretada, esta proteína possui capacidade de ficar ancorada na parece celular do Mtb, provavelmente pela sua sequência conhecida como peptídeo sinal, tendo uma possível função na interação inicial do bacilo com células apresentadoras de antígeno (APCs), pois a incubação do Mtb com a D-Galactose, carboidrato que possui afinidade pela sMTL-13, e não L-Galactose, foi capaz de impedir essa interação. Esta lectina também foi capaz de induzir produção de citocinas pró-inflamatórias por APCs e essas foram capazes de levar a uma proliferação celular de linfócitos T CD4+ antígenos-específicos, indicando que a sMTL-13 possui atividade imunogênica. Estes dados demonstram que há uma importante regulação na interação de proteínas ligantes de carboidratos com o APCs e que a sMTL-13 pode atuar como padrão molecular associado a patógenos (PAMP) do Mtb, porém há a necessidade de mais estudos envolvendo a interação dessa lectina com células do sistema imune.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biolólogicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314078.pdf: 10245292 bytes, checksum: 7c929eea613abee45aaedc328628ac4e (MD5) / A S-nitrosilação de PtpA de Mycobacterium tuberculosis diminui sua atividade fosfatase. O objetivo deste trabalho é investigar o efeito da S-nitrosilação nos parâmetros cinéticos e na estabilidade térmica de PtpA. Por meio de ensaios de biotin switch observou-se que a substituição do resíduo Cys53 por um resíduo de alanina em mutantes resultou em proteínas incapazes de se ligar a biotina após tratamento com doador de NO. Observou-se também que a KM da PtpA nitrosilada foi semelhante à sua forma não modificada, mas a Vmax foi reduzida pela metade. Em contraste, a mutante C53A tratada com GSNO mostrou KM e Vmax semelhantes à forma não tratada. Na desnaturação térmica de PtpA S-nitrosilada, a TM diminuiu consideravelmente na proteína selvagem, C11A e C16A, porém as mutantes C53A, C11A/C53A e C16A/C53A não tiveram mudanças significativas. Esses resultados sugerem que a S-nitrosilação ocorre especificamente na C53 não catalítica, essa alteração não afeta a afinidade pelo substrato e a S-nitrosilação da Cys53 afeta a estabilidade térmica da proteína. Por outro lado, outras duas proteínas de M tuberculosis foram estudadas, PtkA e SapM. A tirosina cinase PtkA fosforila a PtpA em dois resíduos de tirosina situados no PDYY-loop e se autofosforila na Tyr262. Neste trabalho, a PtkA recombinante foi expressa em bactérias E. coli BL21(DE3) e purificada por IMAC. Ensaios de CD revelaram que a proteína apresenta 42% de ?-hélice e 7% de folha-?, o que sugere que a proteína recombinante está corretamente enovelada. Por pertencer a família de proteínas HAD, a PtkA requer Mg2+ para a hidrólise do ATP. Foi observado que a TM da proteína aumenta consideravelmente na presença do metal, de 31 °C para 43 °C. Assim pode-se dizer que a ligação do metal ao sítio ativo estabiliza a estrutura terciária da proteína. A PtkA também é S-nitrosilada, porém o efeito dessa modificação pós-traducional sobre a atividade e estrutura da proteína ainda é desconhecido. A sequência de DNA que codifica SapM também foi inserida no vetor de expressão pET-14b. Diversas condições de expressão foram testadas sendo que se obteve maior rendimento em bactérias E. coli BL21 (DE3) pLysS na temperatura e tempo de indução de 15 °C por 20 horas. Como a proteína permaneceu na fração insolúvel do lisado bacteriano, essa teve que ser solubilizada pela adição de ureia 8M e posteriormente purificada por IMAC. As condições para o correto re-enovelamento ainda devem ser otimizadas para dar sequência à caracterização de SapM.<br> / Abstract : The S-nitrosylation of Mycobacterium tuberculosis PtpA decreases its phosphatase activity. The aim of this work is to investigate the effect of S-nitrosylation in PtpA kinetic parameters and thermal stability. By biotin switch assays it was observed that the substitution of Cys53 residue by an alanine residue in mutants C53A, C53A/C11A, C53A/C16A and C53A/C11A/C16A resulted in proteins unable to bind biotin upon NO donor treatment. It was also observed that the KM of nitrosylated PtpA was similar to its unmodified form, but the Vmax was reduced to half. In contrast, C53A treated with GSNO showed KM and Vmax similar to the untreated form. Thermal denaturation of Snitrosylated PtpA was evaluated by CD spectroscopy. When GSNO was added to PtpA, the TM decreased in wild type, C11A and C16A, while significant differences in C53A, C11A/C53A and C16A/C53A mutants were not observed. These results suggest that S-nitrosylation occurs specifically in the non-catalytic Cys53, this modification does not affect substrate affinity, and S-nitrosylated Cys53 affects protein thermal stability. Moreover, two other M. tuberculosis proteins are studied, PtkA and SapM. Tyrosine kinase PtkA phosphorylates PtpA in two tyrosine residues located in PDYY-loop and autophosphorylates at Tyr262. In this work, recombinant PtkA was expressed in E. coli BL21 (DE3), and purified by IMAC. CD experiments reveal that the protein has 42% á- helix and 7% â-sheet, which suggest that the recombinant protein is properly coiled. Like other proteins belonging to HAD family, PtkA requires Mg2+ for ATP hydrolysis. It was observed that the TM of this protein greatly increases in the presence of metal, from 31 °C to 43 °C. Thus, it can be said that the metal binding to the active site of this enzyme stabilizes the tertiary structure of the protein. It was observed that PtkA is also S-nitrosylated, but the effect of this post-translational modification on the structure and activity of the protein is still unknown. The DNA sequence encoding SapM was also inserted into the expression vector pET-14b. Various expression conditions were tested. The higher yield was obtained in E. coli BL21 (DE3) pLysS during 20 hours of induction at 15 °C. As the protein remained in the insoluble fraction of the bacterial lysate, it had to be solubilized by addition of 8M urea, and further purified by IMAC. The conditions for proper refolding still have to be optimized in order to be able to continue SapM characterization

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340733.pdf: 4900918 bytes, checksum: 4ded1757ae8581e2321959028f243ffc (MD5) Previous issue date: 2016 / Elie Metchnikoff descreveu pela primeira vez os macrófagos e suas funções, uma delas é a fagocitose e eliminação de patógenos. Porém, alguns microrganismos desenvolveram estratégias para sobreviver dentro destas células, um exemplo de sucesso é o Mycobacterium tuberculosis (Mtb), o agente causador da tuberculose. Este bacilo ganha acesso ao interior dos macrófagos utilizando receptores na superfície destas células. Devido à sua grande heterogeneidade, os macrófagos apresentam diversas moléculas em sua superfície, é possível que Mtb utilize diferencialmente essas moléculas para sua sobrevivência intracelular. A heterogeneidade dos macrófagos foi explorada neste trabalho através de duas subpopulações distintas de macrófagos derivados de medula óssea (MMOs). Estas subpopulações foram separadas, por citometria de fluxo, baseadas em características de tamanho, complexidade e por moléculas expressas em sua superfície. A subpopulação maior e mais complexa, foi denominada A e apresenta uma frequência média de 65%, já a subpopulação menor e menos complexa, denominada B, apresenta uma frequência média de 15%. Para estudar a interação destas subpopulações com Mtb, ensaios de adesão e fagocitose foram realizados. Foi possível observar que Mtb adere e é mais fagocitado pela subpopulação B, a qual foi caracterizada como SSCloFSCloF4/80intCD11bint quando comparada à subpopulação A. As análises de citometria de fluxo indicavam que CD195 (CCR5) era um receptor envolvido no aumento da interação entre a subpopulação B e Mtb, porém MMOs derivados de camundongos nocautes para este receptor apresentam o mesmo perfil de adesão que MMOs de camundongos selvagens. Além disso, também foi investigado se o estágio de maturação da subpopulação B poderia estar envolvido com o aumento da adesão destes macrófagos à Mtb, contudo o estágio de maturação não parece participar neste processo. Em conjunto, os dados deste trabalho mostram que macrófagos de medula óssea apresentam duas subpopulações distintas, chamadas A e B. A subpopulação B apresenta maior interação com Mtb e esta interação não é dependente de CD195. Além disso, a subpopulação B foi caracterizada como SSCloFSCloF4/80intCD11bint quando comparada à subpopulação A.<br> / Abstract : Elie Metchnikoff first described macrophages and its functions, one of them is the phagocytosis and killing of pathogens. However, some microorganisms developed strategies to survive inside macrophages, one successful example is Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the causing agent of tuberculosis. This bacilli access the macrophage s intracellular environment through surface receptors. Because of its great heterogeneity macrophages express different surface molecules and it is possible that Mtb exploits these differentially expressed molecules to survive inside the cell. The heterogeneity of macrophages was explored here using two distinct subpopulations of bone marrow macrophages (BMMs). These subpopulations were separated by flow cytometry based on size and complexity and also by expression surface molecules. The subpopulation, which was bigger and more complex, was called A and displays a mean frequency of 65%, on the other side the smaller and less complex subpopulation, was called B and displays a mean frequency of 15%. To study the interaction between Mtb and these two subpopulations binding and phagocytosis assays were performed. It was observed that subpopulation B presents higher bacterial binding and phagocytosis and it was phenotypically characterized as SSCloFSCloF4/80intCD11bint when compared to subpopulation A. The flow cytometry analysis indicates that CD195 (CCR5) was involved in higher bacterial binding of subpopulation B, nevertheless BMMs from mice knockout for CD195 showed the same levels of bacterial binding then wild-type BMMs. Furthermore, it was also investigated if the maturation status of subpopulation B could be associated with the augmented mycobacterial binding, however it does not seems to participate in this process. Taken together, these data shows that BMMs presents two distinct subpopulations, which were named A and B. The subpopulation B, displays higher bacterial binding and phagocytosis and CD195 does not participate in these processes. Additionally, subpopulation B was phenotypically characterized as SSCloFSCloF4/80intCD11bint when compared to subpopulation A.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-18T04:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344470.pdf: 4039587 bytes, checksum: ca5e269c5e05ad34c4515affe7133117 (MD5) Previous issue date: 2016 / Introdução: A Tuberculose (TB) é uma doença infectocontagiosa considerada um problema global de saúde pública. A terapia em longo prazo, somada aos efeitos adversos dos medicamentos, contribui para a não adesão do paciente, o que resulta em falência do tratamento e seleção de linhagens de Mycobacterium tuberculosis resistentes. Por isso, a pesquisa e desenvolvimento de novos fármacos, que permitam a redução do tempo de tratamento e sejam uma alternativa para o tratamento de cepas resistentes, são considerados urgentes. Produtos naturais representam importantes fontes para o desenvolvimento de novos fármacos. A atividade antimicobacteriana já foi relatada para diversos compostos pertencentes a diferentes classes químicas, isolados de plantas, fungos e organismos marinhos, o que estimula a pesquisa de novos fármacos para o tratamento da TB provenientes de fontes naturais. Objetivos: Avaliar atividade antimicobacteriana in vitro de extratos e compostos naturais isolados de Calea uniflora e Calea pinnatifida e investigar seu mecanismo de ação. Métodos: Inicialmente, foi realizada uma triagem de 10 extratos e 11 compostos isolados obtidos das plantas Calea uniflora e Calea pinnatifida quanto à atividade antimicobacteriana in vitro frente a cepas referência de M. tuberculosis, Mycobacterium avium e Mycobacterium fortuitum, em concentrações entre 1,56 µg/mL e 100 µg/mL. Sete lactonas sesquiterpênicas (LS) apresentaram os melhores resultados e foram escolhidas para seguimento dos estudos da atividade antimicobacteriana in vitro, além da realização de análises in silico e estudo do seu mecanismo de ação, por meio da avaliação do perfil transcricional de M. tuberculosis após o tratamento com os compostos. Resultados: As LS (LS01 a LS07) apresentaram atividade antimicobacteriana frente a M. tuberculosis em fase exponencial de crescimento, de modo tempo e dose dependentes, com concentração inibitória mínima (MIC) variando de 6,25 µg/mL a 25 µg/mL. LS06 e LS07 também apresentaram atividade frente a M. tuberculosis em estado não-replicativo, em concentrações correspondentes a 4xMIC e 8xMIC, respectivamente. Nenhum dos compostos apresentou atividade frente a M. avium e M. fortuitum. Quando testados frente a isolados clínicos resistentes aos fármacos, os compostos apresentaram MIC semelhante às obtidas com os isolados sensíveis. Quando em combinação com isoniazida (INH) e rifampicina (RMP), os compostos não apresentaram sinergismo nem antagonismo. Os índices de seletividade variaram entre 1,77 a 11,88 em células de linhagem pulmonar MRC5. LS01, L06 e LS07 também apresentaram atividade frente a bacilos intracelulares, em modelo de infecção de macrófagos e demonstraram capacidade de proteção às células infectadas em concentrações correspondentes à MIC. Já quando em concentrações superiores, apresentaram citotoxicidade. Quando testada em estrutura granuloma-like, LS01 foi capaz de reduzir a contagem de unidades formadoras de colônia (UFC) na concentração 100 µM. As predições in silico indicaram que as LS estudadas neste trabalho podem apresentam boa biodisponibilidade por via oral, entretanto, podem sofrer intenso metabolismo de primeira passagem e apresentar altas taxas de ligação a proteínas plasmáticas. A análise do perfil transcricional de M. tuberculosis após o tratamento com LS01, LS06 e LS07 sugere que sua resposta pode estar relacionada à geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), o que foi confirmado posteriormente, pela detecção de H2O2 em culturas de M. tuberculosis tratadas com os compostos. Este perfil também pode estar associado à habilidade das LS de se ligar aos resíduos de cisteína presentes em proteínas e no micotiol. Conclusão: Os compostos LS01-LS07 apresentaram boa atividade antimicobacteriana in vitro e parecem ter um novo mecanismo de ação quando comparadas aos fármacos utilizados atualmente no tratamento da TB e àqueles que se encontram em estudo clínico.<br> / Abstract : Background: Tuberculosis (TB) is a serious public health problem worldwide with one-third of the world´s population estimated to be infected with Mycobacterium tuberculosis. TB treatment requires the use of multiple drugs for at least 6 months. This lengthy drug therapy and adverse reactions to the drugs contribute to patient non-compliance, resulting in treatment failure and emergence of M. tuberculosis drug-resistant strains. There is an urgent need for new drugs to treat TB and natural products represent an important source for drug discovery. Several chemical classes of compounds isolated from plants, fungi and marine organisms have been described as potential antitubercular drugs, stimulating the search for new antimycobacterial agents isolated from natural sources. Aims: To evaluate the in vitro antimycobacterial activity of plant extracts and isolated plant-derived compounds from Calea uniflora and Calea pinnatifida and investigate their mode of action. Methods: A primary screening was conducted with 10 extracts from C. uniflora and C. pinnatifida and 12 purified compounds against M. tuberculosis, Mycobacterium avium and Mycobacterium fortuitum at concentrations ranging from 1.56 to 100 µg/mL. Seven sesquiterpene lactones (LS) showed the best results and were chosen for following studies on the in vitro antimycobacterial activity and also for in silico tests and transcriptional profiling analysis, in order to investigate their mode of action. Results: The LS (LS01-LS07) showed antimicrobial activity against log phase M. tuberculosis in a time- and concentration- dependent manner, with minimum inhibitory concentration (MIC) ranging from 6.25 to 25 µg/mL. LS06 and LS07 were also active against non-replicating M. tuberculosis at 4xMIC and 8xMIC, respectively. None of the compounds were active against M. avium and M. fortuitum. When tested against MDR M. tuberculosis clinical isolates, the compounds showed similar MIC compared to the sensitive isolates. They did not show synergism nor antagonism in combination with isoniazid or rifampicin. The selectivity index ranged from 1.77 to 11.88 in MRC5 lung cell line.LS01, LS06 and LS07 were also active against intracellular M. tuberculosis and were able to protect the infected cells at their MIC. Higher concentrations were found to be cytotoxic. When tested in a granuloma-like structure, LS01 reduced de colony forming units (CFU) counting at 100 µM. In silico studies indicate that these compounds may have good oral bioavailability, but intense first pass metabolism and high rates of plasma proteins binding. The transcriptional profiling analysis showed the response to LS01, LS06 and LS07 may be related to reactive oxygen species (ROS) generation, which was confirmed by the detection of H2O2 in M. tuberculosis cultures treated with the compounds. This response also may be related to the ability of the LS to bind to cysteine residues present in proteins and mycothiol. Conclusion: The LS 01-07 showed good in vitro antimycobacterial activity and seem to have a novel mode of action compared to the drugs currently used for the TB treatment and compared to the TB pipeline, which made them promising molecules for further studies.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-08. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:53Z : No. of bitstreams: 1 000844405_20151231.pdf: 590060 bytes, checksum: cc5b0a59d26777dd45d62d9077d94ade (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:36Z: 000844405_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:28Z : No. of bitstreams: 1 000844405.pdf: 5414366 bytes, checksum: b02494fdb2d981c078e2a3d145e297dd (MD5) / A tuberculose é considerada um problema prioritário de saúde pública. Há cada vez mais evidências de que, a variação das cepas de M. tuberculosis tem um papel importante no resultado da infecção por tuberculose. No presente estudo, além de descrever os aspectos sociodemográficos, clínico-epidemiológicos e bacteriológicos da tuberculose e relacionar com a distribuição de resistência aos fármacos antituberculose, também objetivou-se avaliar a diversidade dos genótipos de isolados de Mycobacterium tuberculosis utilizando as técnicas de Spoligotipyng (Spacer Oligonucleotide Typing) e MIRU-VNTR (Mycobacterial Interspersed Repetitive Units-variable-number tandem repeats). Com relação à resistência aos fármacos, as culturas de MT e os testes de sensibilidade mostram que cepas de pessoas que fizeram tratamento de TB anterior ou infectados pelo HIV apresentaram mais resistência os fármacos quando comparados aos que não apresentavam essas características (p<0,05). Os casos resistentes, em sua maioria, são de origem pulmonar e apresentam baciloscopia positiva. A análise molecular mostrou que das 377 amostras com perfis completos para 14 loci MIRU-VNTR, os loci 10, 16, 23, 26, 27, 31, 39 e 40 tiveram um alto poder discriminatório (0.6), os loci 2, ETRB e Mtub21 foram moderadamente discriminatórios (0.3) e loci 4, 20 e 24, baixo poder discriminatório (0.3). Dos 250 isolados de M. tuberculosis analisados por spoligotyping, 92 diferentes padrões foram observados e diferentes famílias foram identificadas: Haarlem (H), Latin American and Mediterraneam (LAM), T Family, undesignated (U), S lineage e X Family. Significativa variabilidade genética foi observada nos isolados de M. tuberculosis circulantes na região Noroeste Paulista quando analisados por spoligotyping e MIRU-VNTR / Tuberculosis is considered a high priority public health problem. There is increasing evidence that the variation in Mycobacterium tuberculosis strains play an important role in the outcome of infections by tuberculosis. Apart from describing sociodemographic, clinical, epidemiological and bacteriological aspects of tuberculosis (TB) and correlating the distribution of resistance to antituberculosis drugs, one objective of this study was to evaluate the diversity of the genotypes of M. tuberculosis isolates using the Spoligotyping (spacer oligonucleotide typing) and MIRU-VNTR (Mycobacterial Interspersed Repetitive Units variable-number tandem repeats) techniques. With respect to drug resistance, cultures of M. tuberculosis and susceptibility tests showed that strains from people previously submitted to TB treatment or infected with HIV have more resistance to drugs compared to those without these characteristics (p <0.05 ). Resistant cases are mostly pulmonary M. tuberculosis, and have positive smear test results. Molecular analysis showed that of the 377 samples, 14 MIRU-VNTR loci had complete profiles; the 10, 16, 23, 26, 27, 31, 39 and 40 loci had high discriminatory power (0.6) the 2, ETRB and Mtub21 loci were moderately discriminatory (0.3) and 4, 20 and 24 loci had low discriminatory power (0.3). Ninety-two different patterns were observed in the 250 M. tuberculosis isolates analyzed by spoligotyping and different families were identified as Haarlem (H), Latin American and Mediterranean (LAM), T Family, undesignated (U), S lineage and X Family. Significant genetic variability was observed in M. tuberculosis isolates circulating in the northwestern region of Sao Paulo State when analyzed by spoligotyping and MIRU-VNTR

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-16Bitstream added on 2014-06-13T19:34:22Z : No. of bitstreams: 1 silva_jc_me_arafcf.pdf: 1130600 bytes, checksum: 7c00c4a3deedeb905819b7bbb4d0d62c (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Com o surgimento da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS) em 1981, observou-se tanto em países desenvolvidos como nos países em desenvolvimento um aumento do número de casos notificados de Tuberculose, principalmente em indivíduos infectados pelo HIV. Como agravante nos casos de co-infecção, existe a resistência aos anti-retrovirais, e uma das principais razões é a grande variabilidade genética do HIV. A genotipagem do HIV tornou-se uma ferramenta essencial para orientar e maximizar os benefícios do tratamento anti-retroviral dos pacientes HIV positivos. Neste estudo, pretendeu-se avaliar em um período de 6 meses os perfis imunológico e viral associados à freqüência de mutações no gene “pol” do HIV-1 em pacientes co-infectados HIV-Tuberculose. A casuística compreendeu 33 indivíduos de ambos os sexos e faixa etária entre 12 e 63 anos. Quatro grupos foram estudados: Grupo A (n=19) HIV tratando com anti-retroviral; e co-infectados: Grupo B (n=7) tratando com anti-retroviral; Grupo C (n=4) tratando com tuberculostático e Grupo D (n=3) tratando com anti-retroviral e tuberculostático. O perfil imunológico foi avaliado pela determinação quantitativa de fenótipos CD3/CD4 e CD3/CD8 de linfócitos do sangue periférico; perfil viral foi determinado pela quantificação da viremia RNA-HIV-plasmática; e os polimorfismos na região genômica “pol” avaliado pelo sequenciamento de cDNA. No entanto, na avaliação das contagens de Linfócitos T CD4/CD8 realizada para comparar os grupos foi notada uma tendência de redução das medianas no grupo D, pacientes que realizam tratamento duplo. Os demais grupos apresentaram um perfil imunológico satisfatório (CD4>400 células/μl) e a relação CD4/CD8 mantida inferior a 1.0. Dentre esses, o grupo que melhor apresentou perfil imunológico foi o constituído por indivíduos... / With the outbreak of the Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS) in 1981, it was observed both in developed countries and in developing countries an increase in the number of known cases of Tuberculosis, mainly in HIV infected individuals. As an aggravation in the co-infection cases there is the anti-retroviral resistance, and one of the main reasons is the HIV great genetic variability. The HIV genotyping became an essential tool to guide and maximize the benefits of the anti-retroviral treatment of positive HIV patients. In this study, it was intended to evaluate in a period of 6 months the immunology and viral profiles associated with the frequency of mutations in the HIV-1 “pol” gene in HIV-Tuberculosis co-infected patients. The study involved 33 individuals of both the sexes and ages between 12 and 63 years. Four groups were studied: Group A (n=19) HIV only under treatment with anti-retroviral drugs; and co-infected: Group B (n=7) under treatment with anti-retroviral drugs; Group C (n=4) under treatment with tuberculostatic drugs and Group D (n=3) under treatment with anti-retroviral and tuberculostatic drugs. The immunology profile was evaluated by quantitative determination of phenotype CD3/CD4 and CD3/CD8 of peripheral blood lymphocytes; viral profile was determined by quantification of the RNA-HIV-plasmatic viremia; and the polymorphisms in the “pol” genomic region were evaluated by sequencing of cDNA. The results were evaluated by non parametric “t” test and ANOVA and the demonstrated median showed that there was not significant difference (p>0,05) among the parameters of CD4/CD8 and viral load in the different studied groups. However, in the Lymphocyte counting evaluation the T CD4/CD8 carried out to compare the groups it was noticed a median reduction trend in group D, patients under double treatment. The other groups presented a satisfactory immunology profile (CD4>400 cells/μl) and the relation CD4/CD8 was kept below 1.

aumento do número de casos de tuberculose e o surgimento de cepas de Mycobacterium tuberculosis (MTB) resistentes a múltiplas drogas, entre elas a isoniazida (INH) representa um sério problema de saúde pública. A enzima InhA, ou 2-trans-Enoil-ACP (CoA) redutase de MTB, catalisa a redução NADHdependente de ácidos graxos α,β-insaturados, precursores dos ácidos micólicos (importantes componentes do envelope celular do MTB). Mutações no gene estrutural da InhA estão associadas à resistência in vivo à INH devido a uma menor afinidade pela molécula de NADH, sugerindo que o mecanismo de resistência deva estar relacionado com interações específicas entre a enzima e o cofator. Para verificar os eventos moleculares associados à afinidade da enzima pelo ligante e identificar os aspectos moleculares relacionados com a resistência, foram realizados estudos de simulação por dinâmica molecular (DM) dos sistemas InhA-NADH (espécie selvagem wt e mutantes) completamente solvatados.Todos os sistemas enzimáticos apresentaram grande flexibilidade durante as trajetórias por DM. Apesar da flexibilidade, no complexo wt InhA-NADH, a molécula de NADH permanece firmemente ligada ao sítio da enzima numa conformação estendida. Nos complexos mutantes I21V e I16T, onde as mutações ocorrem na alça rica em glicina, as interações entre enzima e cofator são menos efetivas, permitindo que a porção pirofosfato do NADH experimente importantes mudanças conformacionais e se afaste de sua região de ligação, indicando, provavelmente, um estágio inicial da dissociação do ligante. No mutante I47T, a substituição da Ile por Thr causa uma contração no sítio de ligação do NADH, que é refletida no rearranjo conformacional do NADH e na expulsão de moléculas de água importantes para a associação do cofator O mutante S94A apresentacomportamento muito semelhante à enzima selvagem, como esperado a partir dos experimentos cristalográficos. As afinidades das enzimas pelo NADH foram avaliadas por experimentos de docking molecular, onde as estruturas instantâneas geradas durante as trajetórias da DM foram utilizadas como forma de considerar explicitamente a flexibilidade da macromolécula. Os resultados do docking molecular mostraram que todos os mutantes apresentam menor afinidade pelo NADH, exceto o mutante S94A, cuja energia livre de ligação do NADH foi estatisticamente igual à observada para a enzima selvagem. Os resultados apresentados neste trabalho devem contribuir para o entendimento do mecanismo molecular específico de resistência à INH, que é crucial para o desenvolvimento de novos fármacos para o controle da tuberculose. / The increasing prevalence of tuberculosis in many areas of the world, coupled with the rise in drug-resistant Mycobacterium tuberculosis (MTB) strains presents a major threat to global health. InhA, the enoyl-ACP reductase from MTB, catalyzes the NADH-dependent reduction of long chain trans-2-enoyl-ACP fatty acids, an intermediate in mycolic acids biosynthesis. Mutations in the structural gene for InhA are associated with isoniazid resistance in vivo due to a reduced affinity for NADH, suggesting that the mechanism of drug resistance may be related to specific interactions between enzyme and cofactor within the NADH binding site. In order to compare the molecular events underlying this ligand affinity in the wild type and S94A, I21V, I16T and I47T clinical mutant enzymes, and to identify the molecular aspects related to resistance, molecular dynamics (MD) simulations of fully solvated NADH-InhA (wt and mutants) systems were performed.All InhA-NADH systems showed a large flexibility during the MD trajectories. Although very flexible, in the wt InhA-NADH complex, the NADH molecule keeps its extended conformation firmly bounded to the enzyme’s binding site. In the I21V and I16T mutant complexes, where mutated residues were located in the glycine rich loop, interactions between enzyme and cofactor became more labile, and the NADH pyrophosphate moiety undergoes to considerable conformational changes, becoming more hydrated and moving apart from its binding site, probably indicating the initial phase of ligand expulsion. In the I47T mutant, the substitution of an Ile residue for Thr causes a binding site contraction with conformational changes of the NADH molecule and expulsion of water molecules important for cofactor binding to the enzyme. The S94A mutant showed to be very similar to the wt enzyme, in agreement to crystallographic experiments observations. The enzyme-ligand affinities were evaluated by molecular docking experiments which were performed in the trajectory ensembles of MD snapshots asa way to explicit consider the macromolecular flexibility. All mutant enzymes had lower affinities for the NADH molecule, except the S94A mutant, whose free energy of NADH binding was statistically similar to that of the wild type enzyme. This results presented here should contribute to our understanding of specific molecular mechanisms of drug resistance, which is crucial for designing more potent antimycobacterial agents for controlling tuberculosis.

A enzima indol-3-glicerol fosfato sintase (IGPS) catalisa a formação irreversível do anel do composto 1-o-carboxifenilamino desoxiribulose-5-fosfato (CdRP), através de uma decarboxilação e de uma desidratação, liberando o composto indol-3-glicerol fosfato (IGP), o quinto passo na via de biossíntese do triptofano. Neste trabalho, é descrita a clonagem, expressão, purificação e caracterização cinética da IGPS, além da identificação de um intermediário reacional. Para a realização destes estudos, o substrato da enzima (CdRP) foi sintetizado quimicamente, purificado e caracterizado espectroscopicamente e espectrometricamente. A fluorescência do CdRP mostrou-se dependente de pH, possivelmente devido ao efeito de transferência intramolecular de prótons no estado excitado (ESIPT). Efeitos de temperatura foram analisados, indicando uma energia de ativação de 8.4 kcal mol-1 para a reação catalisada pela IGPS. Efeitos isotópicos de solvente mostraram que a transferência de próton é apenas modestamente limitante para a reação, e estudos de inventário de prótons demonstraram que apenas um próton é responsável pelo efeito isotópico de solvente observado. Perfis de pH foram realizados para avaliar a presença de catálise ácido-base, mostrando que um resíduo desprotonado de pKa aparente igual a 6.0 é necessário para a catálise e que um resíduo com pKa aparente igual a 6.8 é necessário para a ligação do CdRP. Sugerimos que ambos os pKa estejam reportando para um mesmo resíduo, que poderia ser um glutamato conservado em todas as IGPS caracterizadas até o presente. Um modelo é proposto para explicar o ESIPT, assim como uma seqüência cinética baseada nos perfis de pH. Para identificar possíveis intermediários reacionais, a técnica de ESI-MS foi empregada para estudar a reação catalisada pela IGPS, e um intermediário químico foi interceptado e caracterizado. / The enzyme indole-3-glycerol phosphate synthase (IGPS) catalyzes the irreversible ring closure of 1-o-carboxyphenylamino deoxyribulose-5-phosphate (CdRP), through a decarboxylation and a dehydration, releasing indole-3-glycerol phosphate (IGP), the fifth step in the biosynthesis of tryptophan. In the present work, we describe cloning, expression, purification, and kinetic characterization of IGPS. In order to perform kinetic studies, CdRP was chemically synthesized, purified, and espectroscopically and spectrometrically characterized. CdRP fluorescence was pH-dependent, probably owing to excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) effect. Temperature effects were analyzed, indicating an activation energy of 8.4 kcal mol-1 for the IGPS catalyzed reaction. Solvent isotope effects showed that a proton transfer is only modestly limiting for the reaction, and proton inventory studies pointed to a single proton responsible for the observed solvent isotope effect. pH-rate profiles were carried out to probe for acid/base catalysis, showing that a deprotonated residue with an apparent pKa of 6.0 is required for catalysis and a deprotonated residue with an apparent pKa of 6.8 is necessary for CdRP binding. It was suggested that both apparent pKa report on the same residue, which might be a glutamate conserved amongst all IGPS characterized so far. A model is proposed to explain the ESIPT, and a kinetic sequence is suggested based on the pH-rate profiles. ESIMS was employed to identify possible chemical intermediates of the IGPS catalyzed reaction, and one chemical intermediate was intercepted and characterized.

As enzimas da via do chiquimato são alvos atraentes para o desenvolvimento de agentes para tratar a tuberculose já que esta via é essencial para Mycobacterium tuberculosis e está ausente em humanos. A enzima chiquimato desidrogenase de M. tuberculosis (MtbSD), codificada pelo gene aroE, catalisa a quarta reação na via do chiquimato. Estudos de estrutura tridimensional, de perfis de pH e de mutagênese sítio-direcionada envolvendo muitas chiquimato desidrogenases sugerem a participação da Lisina-69 e do Aspartato-105 (numeração de acordo com a seqüência da MtbSD) na catálise e/ou na ligação ao substrato. A determinação das propriedades cinéticas de enzimas mutantes pode permitir importantes proposições acerca do papel destes resíduos para a enzima MtbSD. A mutagênese foi realizada usando uma técnica de amplificação por PCR para as seguintes proteínas mutantes: K69A, K69H, K69I, K69Q, D105A, D105N. Testes de diversas condições experimentais foram feitos para obter a expressão das proteínas MtbSD mutantes na fração solúvel. Além disso, empregamos um protocolo de purificação otimizado para obter as enzimas MtbSD não mutante e K69A aparentemente homogêneas. Realizamos ensaios cinéticos em estado estacionário e medidas espectrofluorimétricas destas duas enzimas, e os resultados indicam que o resíduo conservado Lisina-69 tem função catalítica e não está envolvido na ligação ao substrato para a MtbSD. Estudos estruturais, de mutagênese sítio-direcionada e de cinética enzimática podem trazer importantes contribuições para o desenho racional de novos e efetivos fármacos para tratar a tuberculose. / The shikimate pathway is an attractive target for the development of antitubercular agents because it is essential in Mycobacterium tuberculosis but absent in humans. Mycobacterium tuberculosis aroE-encoded shikimate dehydrogenase (MtbSD) catalyzes the forth reaction in the shikimate pathway. Three-dimensional structure studies, pH-rate profiles and site-directed mutagenesis studies involving many shikimate dehydrogenases have suggested participation of Lysine-69 and Aspartate-105 (M. tuberculosis numbering) in catalysis and/or substrate binding. Importantly, investigation of the kinetic properties of mutant enzymes can bring important insights about the role of these residues for the MtbSD enzyme. Mutagenesis was performed using a PCR-amplification technique for the following mutant proteins: K69A, K69H, K69I, K69Q, D105A, D105N. Screening of experimental conditions has been performed to obtain the expression of the MtbSD mutant proteins in the soluble fraction. In addition, an improved purification protocol was used to obtain homogeneous wild-type MtbSD and K69A mutant enzymes. We have carried out steady-state kinetic assays and spectrofluorimetric measurements for the wild type and the K69A enzymes. Results indicate that the conserved Lysine-69 residue in MtbSD plays a catalytic role and is not involved in substrate binding. Enzyme kinetics, site-directed mutagenesis and structural studies provide a framework on which to base the rational design of new and effective agents to treat tuberculosis.