Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-27Bitstream added on 2014-06-13T19:12:52Z : No. of bitstreams: 1 ricci_j_me_sjrp.pdf: 1040646 bytes, checksum: cec6211f3f5843239b67ee910f199d37 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A resistência aos inseticidas é um modelo de processo evolutivo onde o inseticida atua como agente seletivo e, como resposta à seleção, ocorre a evolução da resistência nas populações de insetos. As enzimas citocromo P450 monooxigenases (CYP) formam uma família responsável pela resistência aos inseticidas. Tem sido proposto que a inserção de elementos transponíveis (TEs) em regiões reguladoras ou codificadoras dos genes da família Cyp pode alterar a expressão gênica e induzir a resistência aos inseticidas. No presente estudo foram realizadas análises in silico que permitiram identificar a ocorrência de inserções de fragmentos de TEs em 35 genes Cyps com diferentes funções, e em seus genes flanqueadores, em Drosophila melanogaster e D. simulans, além de 13 genes Cyps de seis espécies do grupo melanogaster de Drosophila. As inserções de TEs ocorreram principalmente nas regiões flanqueadoras 5´ dos Cyps associados à resistência aos inseticidas e à função monooxigenase geral. Os resultados não indicaram qualquer relação entre a distância em relação ao gene e o número de inserções. As análises mostraram que a maioria das inserções pertence à classe de transposons de DNA, sendo o transposon DNAREP1_DM o que apresentou o maior número de cópias. O fato de essas seqüências apresentarem putativos sítios de ligação de fatores de transcrição sugere que possam desempenhar algum papel na regulação dos genes Cyps. Também foi analisada a ocorrência de polimorfismos de inserção de TEs em regiões flanqueadoras de genes da família Cyp, em diferentes linhagens geográficas resistentes e suscetíveis, de D. melanogaster e D. simulans. Análises evidenciaram a presença de polimorfismo interpopulacional de tamanho das regiões flanqueadoras dos genes Cyp6w1, Cyp6a2 e Cyp12d1, porém, não indicaram... / Insecticide resistance is a model of evolutionary process where the insecticide acts as the selective agent and resistance in the insect populations evolves as an answer to selection. Cytochrome monooxygenases (CYP) is family of enzymes responsible for the insecticide resistance. It has been proposed that insertion of transposable elements (TEs) in regulatory or coding regions of the Cyp genes can alter gene expression and induce insecticide resistance. In the present study in silico analyses allowed identifying the insertion of TE fragments in 35 Cyp genes with different functions, in Drosophila melanogaster and D. simulans, as well as in 13 Cyps of six species of the melanogaster group of Drosophila. The TE insertions occurred mainly in the 5´ flanking regions of Cyp genes associated to resistance and to those with a general monooxygenase function. The results did not indicate any relationship between the number of insertions and the distance in relation to the gene. The analyses showed that most of the insertions belong to the DNA transposon class, being DNAREP1_DM the most numerous. Since this element carry putative biding sites of transcription factors it can be suggested they play same role in gene regulation. The polymorphism of TE insertions in the flanking regions of Cyp6w1, Cyp6a2 and Cyp12d1, genes associated to resistance, found in resistant and as well as in susceptible geographical strains of D. melanogaster and D. simulans, does not indicate any relationship between the presence of TEs in those regions and the insecticide resistance. The results also showed that the insertions of TEs in the proximities of the Cyps associated to resistance is differential among six species of the melanogaster group, not following the genomic proportion of TEs in each species. These results also suggest that TEs inserted in the Cyp flanking regions can carry out an adaptive... (Complete abstract click electronic access below)

No final do século passado, avanços ocorridos no campo da Biologia Molecular levantaram questionamentos sobre como organismos complexos, com poucos genes a mais que organismos relativamente mais simples, regulariam seu desenvolvimento e funções celulares tão mais intrincadas. A descoberta dos RNAs não codificadores de proteínas e suas funções lançou nova luz ao entendimento da regulação da expressão gênica em organismos superiores. Apesar do conhecimento adquirido nos últimos anos, pouco ainda é sabido sobre a regulação destes RNAs. MicroRNAs, por outro lado, são uma espécie bem estudada de pequenos RNAs preditos como possíveis reguladores de mais de 60 % dos genes codificadores de proteínas no genoma humano, considerados importantes reguladores da expressão gênica em nível pós-transcricional. O presente projeto estudou a possível regulação do gene não codificador de proteínas TUG1, envolvido em proliferação celular e apoptose, por miRNAs e o papel desta regulação em processos tumorigênicos. Para isto foram utilizadas técnicas que superexpressaram e silenciaram miRNAs e técnicas de PCR quantitativo em tempo real para medir o nível de TUG1 nas amostras tratadas. Verificou-se a possibilidade de regulação do TUG1 por microRNAs em diferentes linhagens celulares sendo que, no entanto, esta regulação não parece ser importante em nível fisiológico / At the end of the last century, advances occurred in the Molecular Biology field raised questions about how complexes organisms, with few more genes than relatively simpler organisms, regulate it so intricate development and cellular functions. The discovery of long non-protein coding RNAs and it functions gave light to the understanding of gene expression regulation in superior organisms. Despite the knowledge acquired in the last years, few is yet known about the regulation of these RNAs. MicroRNAs, other way, are a well-studied tiny RNAs specie. They are predicted as possible regulators of more than 60 % of protein-coding genes in the human genome and considered important regulators of gene expression regulation at post-transcriptional level. This project studied the possible regulation of the non protein-coding gene TUG1, involved in cell proliferation and apoptosis, by microRNAs and the role of this regulation in tumorigenic processes. In order to do this we used techniques that superexpressed and silenced miRNAs and techniques of real time quantitative PCR to measure the TUG1 levels in the treated samples. We find the possibility of regulation of TUG1 by microRNAs in different cell lineages but this regulation does not seems to be important in a physiologic context.

Orientador: Jorg Kobarg / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto e Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-14T00:02:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bressan_GustavoCosta_D.pdf: 16510013 bytes, checksum: 30f3887b16b18caf89b81d091caca8d7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A proteína Ki-1/57 foi descoberta através da reação cruzada do anticorpo monoclonal Ki-1 em células do linfoma de Hodgkin. Foi demonstrado previamente que Ki-1/57 sofre fosforilação por PKCs e metilação por PRMT1, uma arginino metiltransferase que modula diversas proteínas ligadoras a RNA. Nesse trabalho, é mostrada a interação de Ki-1/57 com sondas de RNA e com proteínas envolvidas no controle de splicing de pré-mRNA. O seu envolvimento no controle de splicing foi confirmado em ensaios de cotransfecção em células de mamíferos. Análises de microscopia de confocal mostraram a localização da construção EGFP-Ki-1/57 em diferentes corpúsculos nucleares de forma dependente da metilação celular. Essas regiões compreendem nucléolos, speckles, corpos de Cajal e GEMS, conhecidamente envolvidas na biogênese, maturação ou armazenamento de complexos de processamento de RNA/pré-RNA no núcleo. Análises a partir de construções truncadas sugeriram o N-terminal de Ki-1/57 como importante para a interação com proteínas reguladoras de splicing e localização nos corpúsculos nucleares, enquanto o C-terminal como necessário e suficiente para a ligação a RNA poliuridina e localização citoplasmática. Por outro lado, essas duas regiões pareceram atuar em conjunto no processamento do gene E1A. Similarmente a hnRNPQ, Ki-1/57 e outras proteínas funcionalmente relacionadas, SFRS9 é mostrada como alvo de metilação por PRMT1. A inibição da metilação resultou em um aumento do número de células apresentando localização da construção EGFP-SFRS9 no interior de nucléolos, mostrando a importância dessa modificação para a localização subnuclear de SFRS9. As características estruturais de Ki-1/57 também foram investigadas através de diferentes abordagens. Análises por SAXS, gel filtração analítica e ultracentrifugação analítica indicaram uma estrutura bastante alongada e flexível para a construção C-terminal 6xhis-(122-413)Ki-1/57. Ensaios de proteólise limitada também sugeriram uma baixa composição de núcleos hidrofóbicos estáveis e compactos. A capacidade de Ki-1/57 em sofrer enovelamento induzido após a interação com ligantes também foi monitorada em experimentos de dicroísmo circular. Embora não tenha sido observada nenhuma alteração estrutural após a incubação de 6xhis-(122-413)Ki-1/57 com o RNA poliuridina, a adição de TFE foi capaz de promover pequenos ganhos de elementos de estrutura secundária regular. Esses dados, juntamente com predições computacionais, sugerem que Ki-1/57 é uma nova proteína intrinsecamente desordenada, o que pode explicar o elevado número de diferentes proteínas parceiras que ela é capaz de interagir. / Abstract: The Ki-1/57 protein has been discovered through the cross reactivity of the monoclonal antibody Ki-1 in Hodgkin lymphoma cells. Previously, it was demonstrated that Ki-1/57 undergoes phosphorylation by PKCs and methylation by PRMT1, an arginine methyltransferase that modulates many RNA binding proteins. Here, the interaction of Ki-1/57 with RNA polyuridine and proteins involved in pre-mRNA splicing control are shown. Its involvement in splicing regulation was confirmed by cotransfection assays in mammalian cells. Confocal microscopy analyses revealed the localization of EGFP-Ki-1/57 at different nuclear bodies, depending on the cellular methylation status. These regions include nucleoli, speckles, Cajal bodies and GEMS, which are all known to be involved in biogenesis, maturation or storing of RNA/pre-mRNA processing complexes in the nucleus. Analysis from experiments with truncated forms of Ki-1/57 suggested its N-terminus as important for its interaction with splicing proteins and localization at nuclear bodies. In turn, its C-terminus was seen as necessary and sufficient for the cytoplasmic localization and polyuridine RNA binding. However, these two regions seemed to be required working together for an efficient splicing activity on E1A gene. Similarly to hnRNPQ, Ki-1/57 and others functionally related proteins, SFRS9 is shown here as a target for methylation by PRMT1. The inhibition of this activity resulted in increase in the number of cells showing EGFP-SFRS9 in the nucleoli, suggesting the importance of methylation for the subnuclear localization of SFRS9. The structural characteristics of Ki-1/57 also have been investigated through different approaches. Analyses by SAXS, analytical gel filtration and analytical ultracentrifugation techniques suggested a very elongated and flexible structure for the C-terminal construct (122-413)Ki-1/57. Also, limited proteolysis analysis suggested a low composition of stable and compact hydrophobic cores. The ability of Ki-1/57 in suffering binding-induced folding was also investigated. Although no structural modification has been observed after incubating (122-413)Ki-1/57 with a polyuridine RNA, the addition of the TFE probe was able to promote a small gain of regular secondary structural elements. These findings, together with different computational predictions, pointed out that Ki-1/57 is a novel intrinsically unstructured protein. This could explain the wide array of protein partners with which it is able to interact. / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Renata de Oliveira Mattos-Graner, Jose Francisco Hofling / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-15T12:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stipp_RafaelNobrega_D.pdf: 11660668 bytes, checksum: b140f6b3e8ab94a99f86a4eee7101635 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: S. mutans são os principais patógenos da cárie, pois expressam diversas proteínas importantes para a colonização e aumento em proporção nos biofilmes dentais na presença de sacarose. Estas incluem as glicosiltransferases (Gtf), que sintetizam uma matriz extracelular de glucano a partir da sacarose, e proteínas ligadoras de glucano (Gbps), as quais participam da interação entre S. mutans e matriz de glucanos. Há evidências de que diversos genes de virulência são regulados por sistemas reguladores de transcrição de dois componentes, dentre os quais CovR (de Control of Virulence) e VicRK (de Virulence Control). Propomos neste estudo descobrir novos alvos e/ou funções dos sistemas CovR e VicKR e avaliar características celulares e fenotípicas decorrentes da ausência desses sistemas. Para isso construímos cepas S. mutans mutantes knockout dos genes covR (SMU.1924) ou vicK (SMU.1517) e realizamos comparações com as respectivas cepas selvagens (WT). A caracterização dos transcriptomas foi triada por microarray e quantificada por qPCR, demonstrando que vinte e três genes foram super expressos na ausência de CovR, enquanto trinta genes foram reprimidos na ausência de VicK. Para demonstrar a regulação direta, as regiões promotoras destes genes foram submetidas a ensaios de retardamento da mobilidade eletroforética com as proteínas recombinantes CovR ou VicR. Além dos genes já conhecidos, os ensaios mostraram CovR como regulador negativo de quatro novos genes e VicR como regulador de cinco novos genes, dentre os quais há, em ambos os casos, genes com provável função na biogênese da parede celular. Nos ensaios fenotípicos, os mutantes covR- demonstraram diminuição no crescimento total em cultura, enquanto que os mutantes vicK observados por microscopia eletrônica de varredura apresentaram formação de cadeias extremamente longas com células atípicas. A formação de biofilme in vitro por mutantes covR- foi de 3 a 17 vezes maior comparado ao WT, enquanto mutantes vicK- demonstraram uma redução de 3,5 a 6,5 vezes. Foi observado aumento de 40% na hidrofobicidade celular nos mutantes covR- quando comparados a cepa WT, enquanto os mutantes vicK- tiveram aumento de 10 vezes, tornando-se altamente hidrofóbicos, provavelmente em decorrência das alterações na superfície da parede celular. Os mutantes covR- foram 30% mais resistente a autólise que as cepas WT, enquanto que os mutantes vicK- possuem o dobro de resistência. Em conclusão, os regulons controlados por CovR e VicKR incluem diversos genes com provável função na biogênese de parede celular, além de genes importantes para a formação de biofilmes. A inativação destes sistemas promoveu alterações fenotípicas notáveis, que realçam os achados daparticipação destes sistemas na biogênese das estruturas celulares. Palavras-chave: Análise em Microsséries, Parede Celular, Cárie Dental, Regulação Bacteriana da Expressão Gênica, Virulência. / Abstract: Streptococcus mutans, a major dental caries pathogen, expresses several virulence genes that mediate its growth and accumulation on tooth surfaces. In this process, GtfB and GtfC catalyze the extracellular synthesis of water-insoluble glucan matrix from sucrose, and are essential for accumulation of S. mutans in the dental biofilm. Glucan binding protein B might also mediate cell surface interaction with glucan. Two component transduction systems, such as CovR (Control of Virulence) and VicRK (Virulence Control), regulate, at least, part of S. mutans virulence genes. In this study we characterized CovR and VicRK functions and some phenotypic traits related to their absences. Knockouts strains covR- (SMU.1924) and vicK- (SMU.1517) strains were constructed and compared by differential microarray against wild type. Quantitative RT-PCR confirmed twenty-three up-regulated genes in covR-, while thirty down-regulated genes in vicKmutant. Recombinant CovR and VicR proteins were used in protein:DNA-promoter electrophoretic mobility shift assay (EMSA) to confirm direct regulator-promoter interaction and transcription. In addition to already-know CovR and VicR targets, qPCR and EMSA revealed that CovR acts as a negative regulator of four additional genes, and VicR controls five undescribed promoters. In both cases, genes controlled are mainly involved in biofilm growth and in cell wall biogenesis. Phenotypically, covR- mutants showed lower yield in culture, while vicK- mutants had altered cell morphology and long chains formation. Inactivation of covR significantly increased in vitro biofilm formation in all strains (3 to 17-fold increase, p<0.01), while vicK mutants showed poor biofilm growth (3.5 to 6.5-fold reduction; p<0.01). Cell hydrophobicity was increased by 40% in covR- mutants and by 10- fold in vicK- mutants, possibly due cell surface changes. Both knockoutsalso increased the autolysis resistance, in about 30% for the covR- mutants and in 2- fold for the vicK- mutant. It is concluded that CovR and VicR systems have important participation on S. mutans physiology, regulating genes that not only are involved in biofilm formation but that have functions in cell wall biogenesis. / Doutorado / Microbiologia e Imunologia / Doutor em Biologia Buco-Dental

INTRODUÇÃO: O aracnídeo Phoneutria nigriventer, também conhecido por aranha-armadeira, possui um veneno complexo, contendo vários peptídeos que ativam canais iônicos nas células. Dentre estes, só dois neuropeptídeos, Tx2-5 e Tx2-6, destacam-se por relaxar o músculo liso trabecular do corpo cavernoso, induzindo ereção peniana em camundongos e ratos. Este efeito tem sido associado à produção de oxido nítrico pela ativação de óxido nítrico sintases. No entanto, faltam estudos mais amplos para determinar o papel de Tx2-6 na indução da ereção. OBJETIVOS: Identificar os genes diferencialmente expressos no tecido erétil de camundongos após indução da ereção pela Tx2-6 utilizando microarranjos de oligonucleotídeos. Validação dos resultados obtidos nos microarranjos por PCR quantitativa e imuno-histoquímica. MATERIAIS E MÉTODOS: Camundongos machos e adultos da linhagem Swiss foram divididos em dois grupos: controle (n=10), inoculados pela via intracavernosa com 20 l de solução salina; e tratado (n=10), os quais receberam 0,006gg/animal do peptídeo Tx2-6 diluído em 20 l de salina pela via intracavernosa. Uma hora após o início da ereção no grupo tratado todos os animais foram sacrificados e retirou-se o pênis. Este último foi dividido em dois fragmentos, uma parte do material foi congelada em nitrogênio líquido e mantida a 80°C até a extração do RNA para os experimentos de microarranjos e PCR quantitativa; outra parte foi utilizada para avaliação imuno-histoquímica. RESULTADOS: No grupo tratado a ereção foi observada 30-45 minutos após aplicação de Tx2-6 e mantida durante 120 minutos. Os camundongos de grupo controle não apresentaram nenhum indício de ereção. Nos experimentos de microarranjos, onde foram analisados 34.000 genes representando o genoma total do camundongo, identificou-se 3.803 (12,3%) genes com expressão diferencial de pelo menos ±1,5 vez entre os grupos (1.823 genes superexpressos e 1.980 genes subexpressos no grupo tratado comparado ao controle). Os genes ednrb, sparc, fn1, sstr2, pdgfr foram selecionados para validação dos microarranjos por PCR quantitativa e confirmaram a superexpressão em relação aos controles. As proteínas Fn1, Sstr2 e Pdgfr resultaram aumentadas no grupo tratado após avaliação imuno-histoquímica. CONCLUSÕES: A inoculação de Tx2-6 pela via intracavernosa alterou o perfil de expressão gênica no tecido erétil de camundongos. O número de genes superexpressos foi similar ao de genes subexpressos. Serão necessários outros estudos para entender melhor as vias moleculares que Tx2-6 afeta na indução da ereção peniana. / INTRODUCTION: The Phoneutria nigriventer arachnid, also known as armed-spider, has a complex venom, composed by several peptides that affect cellular ionic channels. Among these, only two neuropeptides, Tx2-5 and Tx2-6 induce penile erection in mice and rats and this effect has been associated with the production of nitric oxide by the activation of nitric oxide synthases. Moreover, there is a scarcity of studies focusing on the role of Tx2-6 in the induction of erection. OBJECTIVES: To identify the differently expressed genes in the erectile tissue of mice after erection induction by Tx2-6 using oligonucleotide microarrays. To validate microarray results by quantitative PCR and immunohistochemistry. MATERIALS AND METHODS: Swiss adult male mice were divided in two groups: control (n=10) were injected intracavernously with 20 gl of saline solution; and treated (n=10) were injected intracavernously with 0.006gg/mouse of the Tx2-6 peptide diluted in 20 gl of saline solution. After checking the penile erection in the treated group, all mice were sacrificed one hour after the beginning of erection for the removal of the penis. Penile organ was divided into two fragments, one piece was immediately frozen in liquid-nitrogen and stored at -80°C until RNA extraction to make the microarray and quantitative PCR experiments; the other was reserved for immunohistochemistry analysis. RESULTS: In the treated group, erection was noticed 30-45 minutes after Tx2-6 inoculation and lasted for 120 minutes. Control mice did not present any sign of erection. Considering as differentially expressed genes with a ±1.5 fold expression difference, of the 34,000 genes on the microarray we identified 3,803 (12.3%) genes differentially expressed between the groups (1,823 genes up-regulated and 1,980 genes down-regulated in the treated group compared to controls). The ednrb, sparc, fn1, sstr2, pdgfr genes were selected for validation of microarray results by using quantitative PCR and confirmed the up-regulation when compared to controls. After immunohistochemistry analysis the Fn1, Sstr2 and Pdgfr proteins were found increased in the treated group. CONCLUSIONS: The intracavernous inoculation of Tx2-6 modified the gene expression profile of erectile tissue of mice. The number of upregulated and down-regulated genes was similar. Further studies are needed to understand the molecular pathways that Tx2-6 affect to induce penile erection.

O ferro (Fe) é um oligoelemento capaz de aceitar e doar elétrons. Tal propriedade o torna extremamente útil em diversos componentes importantes ao bom funcionamento do organismo e da célula. O Fe está associado a algumas proteínas, está presente em citocromos, em moléculas que se ligam ao oxigênio (hemoglobina e mioglobina) e em uma grande variedade de enzimas. O aumento e a diminuição da sua oferta levam a alterações na expressão de RNAs mensageiros e proteínas responsáveis pela sua própria homeostase. Sabe-se que a expressão de vários genes envolvidos no metabolismo do Fe é regulada pós-transcricionalmente, por meio de mecanismo que é desencadeado por sua ligação em regiões não traduzíveis presentes em mRNAs específicos, o que interfere no seu grau de poliadenilação, e por conseguinte, na estabilidade e na tradução do transcrito. A Mb é uma heme-proteína de 18,8 kDa, altamente expressa no tecido muscular esquelético e cardíaco, e que pertence a mesma família da hemoglobina. Sabendo-se que cerca de 15% do Fe existente no organismo está presente nos músculos, no presente trabalho avaliamos se a suplementação e restrição de Fe, a curto e longo prazo, alteram a expressão gênica da Mb no músculo oxidativo Soleus (S), glicolítico Extensor Digital Longo (EDL) e no cardíaco. Observamos que a restrição de Fe, a longo prazo, provocou um aumento na expressão gênica e protéica da Mb, apenas no músculo Soleus, sem alterar o grau de poliadenilação do transcrito, enquanto a suplementação não alterou os parâmetros avaliados em nenhum dos tecidos. A administração aguda de Fe não alterou a expressão gênica e protéica da Mb, nem o grau de poliadenilação do transcrito em nenhum dos tecidos estudados. Estes resultados sugerem que a regulação da expressão da Mb pelo Fe se dá apenas transcricionalmente, e de maneira tecido específica. / Iron is a trace element that can accept and donate electrons. This property makes iron extremely important to several components involved with the proper functioning of the organism and cells. Iron is associated with some proteins, is present in cytochromes, molecules that bind to oxygen (hemoglobin and myoglobin) and a variety of enzymes. The increase and decrease of its offer lead to changes in the expression of mRNAs and proteins responsible for their own homeostasis. It is known that the expression of several genes involved in the metabolism of iron is regulated post-transcriptionally through a mechanism that is triggered by its binding in non-translatable regions of specific mRNAs, which interferes with their polyadenylation, and as a consequence, with the stability and translation of the transcripts. Mb is a heme-protein with 18,8 kDa, highly expressed in skeletal and cardiac muscle, and it belongs to the same family of hemoglobin. About 15% of iron in the body is present in muscle tissue. Thus, this study aimed to investigate if long- and short-term Fe supplementation and restriction affect Mb gene expression in the oxidative Soleus (S), glycolitic Extensorum Digitalis Longus (EDL), and cardiac muscles. It was shown that long- term Fe restriction increased Mb mRNA and protein expression only in S muscle, without interfering in the transcript polyadenylation, whereas Fe supplementation did not alter any parameter evaluated in the three tissues. The short-term iron administration did not change the Mb mRNA, polyadenylation and protein expression in any of the tissues studied. The present results indicate that the regulation of Mb gene expression by iron occurs only at transcriptional level and in a tissue specific manner.

Orientador: Marcelo Palma Sircili / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:00:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Culler_HebertFabricio_D.pdf: 4509234 bytes, checksum: 996664e9d72f80df8f43076b618a7f73 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As Escherichia coli enteropatogênicas atípicas são capazes de formar biofilme em superfícies abióticas e bióticas. Diversos mecanismos em E. coli são regulados por Quorum Sensing, incluindo a expressão de fatores de virulência e formação de biofilme. Quorum Sensing é um sistema de sinalização que confere às bactérias a habilidade de responder à moléculas químicas denominadas autoindutores (AI). SdiA e QseC são receptores de quorum sensing encontrados em diversas bactérias, entre elas EPECa. SdiA detecta moléculas autoindutoras do tipo 1 (AI-1) denominadas N-acil homoserina lactonas (AHLs). Entretanto as Escherichia coli não possuem a sintase para estas moléculas e, deste modo, SdiA detecta AHLs produzidas por outras bactérias. O receptor QseC detecta moléculas autoindutoras do tipo 3, além dos hormônios humanos adrenalina e noradrenalina. Neste estudo verificamos a influência da deleção de sdiA e qseC na formação e arquitetura do biofilme, formação de película, anel e também na transcrição de alguns dos genes envolvidos nestes fenótipos (bcsA, csgA, csgD, fliC, fimA e rpoS) em duas amostras de EPECa, sendo uma do sorotipo O55:H7 e outra do sorotipo ONT:H25. Os resultados das análises nas duas amostras de EPECa foram distintos, confirmando a grande heterogeneidade reportada em outros estudos em amostras deste patótipo. A amostra ONT:H25?sdiA formou espesso biofilme em placas de 96 poços e espessa estrutura (em anel) como anéis na parede do tubo de ensaio em relação às amostras selvagem e complementada. Além disso, o mutante sdiA desta amostra foi capaz de formar película na superfície do meio enquanto as amostras selvagem e complementada foram negativas. A amostra O55:H7?sdiA não apresentou diferença significativa na formação (das estruturas analisadas) destas estruturas em relação às amostras selvagem e complementada. Análises de qRT-PCR demonstraram (maiores níveis de transcrição de) um aumento na transcrição de csgA, csgD e fimA na amostra ONT:H25 deletada em sdiA, possivelmente indicando que o aumento na formação de biofilme por esta amostra esteja relacionado ao aumento da expressão das fímbrias tipo 1 e curli. A adição de AHLs à amostra selvagem ONT:H25 diminuiu a formação de biofilme e os níveis transcricionais de csgD e fimA, enquanto na amostra deletada não houve diferença, indicando que sdiA participa da regulação da formação de biofilme em EPECa e que as AHLs aumentam os efeitos repressores deste receptor nos genes relacionados à formação de biofilme. Quanto às amostras deletadas em qseC foi possível verificar uma diminuição da formação de biofilme em relação às amostras selvagens e complementadas, mas não houve diferença na formação de película na interface ar-líquido e também na formação de anel na parede dos tubos. A amostra ONT:H25?qseC foi negativa para expressão de fímbria curli em placas contendo vermelho congo e apresentou aumento da transcrição de bcsA e fimA, enquanto teve a transcrição de csgA, csgD e fliC diminuída em relação à amostra selvagem. A adição de adrenalina aumentou a formação de biofilme e motilidade nas duas amostras mutantes indicando a possível presença de outro receptor em EPECa responsável pela detecção destes hormônios na ausência de QseC. Portanto, conclui-se que estes dois receptores de quorum sensing estão relacionados, direta ou indiretamente, à formação de biofilme em EPECa / Abstract: Atypical enteropathogenic Escherichia coli are capable to form biofilm on biotic and abiotic surfaces. Several E. coli mechanisms are regulated by Quorum Sensing, including expression of virulence factors and biofilm formation. Quorum Sensing is a signaling system that confers bacteria the ability to respond to chemical molecules known as autoinducers. SdiA and QseC are Quorum Sensing receptors found in several bacteria, including aEPEC. SdiA detects type 1 autoinducer molecules (AI-1) known as N-acil homoserin lactones. However, Escherichia coli do not produce this kind of molecules and SdiA detects AHLs produced by other bacteria. QseC receptor detects type 3 autoinducer molecules and the human hormones adrenalin and noradrenaline. In this study the influence of the sdiA and qseC deletion in the biofilm formation and architecture, pellicle and ring-like structure formation and transcription of some genes (bcsA, csgA, csgD, fliC, fimA and rpoS) in two strains of aEPEC (O55:H7 and ONT:H25) was verified. The results of the analysis of the two aEPEC strains were distinct, confirming the heterogeneity reported by other studies in the same patotypes. The strain ONT:H25?sdiA formed a thick biofilm in 96-well plates and thick ring-like structure on the tube wall compared with the wild type and complemented strains. Furthermore, the sdiA mutant strain was capable to form pellicle on both surfaces, while the wild type and complemented strains were negative. The strain O55:H7?sdiA did not show a significant difference on the formation of these structures compared to the wild type and complemented strains. qRT-PCR analysis demonstrated an enhance on the transcription of csgA, csgD and fimA in the deleted sdiA ONT:H25 strain, suggesting that a relative increase of biofilm formation in ONT:H25 strain could be related to the increase of the expression of type 1 and curli fimbriae. The addition of AHLs to the wild type strain ONT:H25 decreased the biofilm formation and the transcriptional levels of csgD and fimA, but not in the mutant strain, indicating that sdiA plays a role in the regulation of biofilm formation in aEPEC. AHLs also increased the repressor efects of this receptor in biofilm related genes. The mutant qseC strains showed a decrease in biofilm formation when compared to wild type and complemented strains, but there was no difference in the pellicle formation in the air-liquid interface, as in the ring-like structure formation in the tube wall. The ONT:H25?qseC strain was negative to curli fimbriae expression in congo red plates and displayed an increase in the transcription of bcsA and fimA genes, while a decrease was verified in the csgA, csgD and fliC genes compared to the wild type strain. The addition of adrenalin increased the biofilm formation and motility in both mutant strains, possibly indicating the presence of other receptor in aEPEC involved in the detection of these hormones in the absence of QseC. In conclusion, these two Quorum Sensing receptors are related with biofilm formation in aEPEC / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Em bactérias, os fatores sigma alternativos permitem a rápida adaptação da célula a alterações no ambiente. Dentre estes, os fatores sigma ECF (função extra-itoplasmática) caracterizam-se pelo envolvimento na resposta a sinais da região extra-citoplasmática da célula. O sequenciamento do genoma de Caulobacter crescentus indicou a presença de 13 ORFs codificando fatores ECF. Este trabalho descreve a caracterização de cepas mutantes em cinco genes que codificam fatores sigma ECF de C. crescentus, sendo eles sigL, sigM, sigN, sigU e sigF. A regulação da expressão destes genes em respostas a diferentes estresses foi também analisada, pelo uso de fusões de transcrição de suas regiões promotoras ao gene reporter lacZ. Todos os mutantes mostraram-se viáveis, sendo também tão resistentes quanto a cepa parental a uma série de estresses ambientais testados, indicando que estes genes não são essenciais. Verificou-se, porém, que os mutantes nos genes sigL e sigM são mais sensíveis ao choque térmico extremo (48°C). A caracterização da cepa mutante em sigF mostrou que este gene é essencial para a resistência da célula a estresse oxidativo durante a fase estacionária. A análise da expressão de sigF indicou um controle pós-transcricional, com o acúmulo da proteína SigF durante esta fase do crescimento, sem um aumento na transcrição do gene. Oito genes regulados por &#963;F durante a fase estacionária foram identificados em experimentos de \"microarray\", incluindo os genes de resposta a estresse oxidativo, sodA e msrA. A análise da atividade do promotor de sigU mostrou sua indução na entrada na fase estacionária e após estresse salino e osmótico. No entanto, o mutante nulo em sigU não se apresentou mais sensível que a cepa parental a esses estresses. Os resultados aqui descritos permitiram identificar a importância de alguns dos fatores ECF de C. crescentus na resposta a estresses nesta bactéria. / Alternative sigma factors permit the rapid adaptation to environmental changes in bacteria. Among them, members of the ECF subfamily (extrac</i<ytoplasmic function) are characterized by their involvement in responses to changes in the extracytoplasmic compartment of the cell. Analysis of the complete genome sequence of Caulobacter crescentus has led to the identification of 13 ORFs encoding putative sigma factors of the ECF subclass. The present work describes the characterization of mutant strains in five genes encoding ECF sigma factors from C. crescentus, named sigL, sigM, sigN, sigU and sigF. The expression of these genes in response to distinct stress conditions was also investigated, using transcriptional fusions of their promoter regions to the lacZ reporter gene. The five mutants strains obtained were viable and did not show increased sensitivity, when compared to the parental strain, to a series of environmental stress conditions, indicating that these genes are not essential. However, the sigL and sigM mutant strains were shown to be more sensitive to extreme heat shock (48°C). Furthermore, the characterization of the sigF mutant strain demonstrated that this gene is essential for oxidative stress survival during stationary phase. Analysis of sigF expression indicated a post-transcriptional control, with an increase in the levels of SigF protein during this growth phase, without changes in the transcription rate of the gene. Eight genes regulated by &#963;F during stationary phase were identified in microarray experiments, including the oxidative stress response genes sodA and msrA. Analysis of sigU promoter activity in response to distinct stress conditions showed induction upon entry into stationary phase and during saline and osmotic stress. Nevertheless, the sigU null mutant did not show increased sensitivity to these stresses. The results described here identified the importance of some of the C. crescentus ECF sigma factors in the response to stresses in this bacterium.

P. aeruginosa PA14 é uma linhagem isolada de queimadura que apresenta vários fatores de patogenicidade comuns no quadro de infecção de hospedeiros filogeneticamente distintos (plantas, mamíferos ou invertebrados). O gene kerV foi revelado numa busca por mutantes atenuados em virulência em uma biblioteca de mutantes por transposons da linhagem PA14 (Rahme et al., 1997). A caracterização da linhagem D12, mutante em kerV, confirmou sua virulência atenuada (Apidianakis et al., 2005 e An et al., 2009) e resultados do transcriptoma mostraram alteração na expressão de mais de 500 genes, sendo alguns relacionados com o sistema de \"quorum sensing\" (Rahme et al, dados não publicados). O gene kerV está próximo à montante ao gene gloB, envolvido em detoxificação de metilglioxal, e à jusante aos genes rnhA e dnaQ, que codificam proteínas envolvidas na replicação e reparo do DNA. Este trabalho teve como objetivo estudar a função molecular do produto de kerV e a expressão dos genes do lócus kerV-rnhA-dnaQ. Análises de bioinformática indicam que a proteína KerV é uma metiltransferase dependente de S-adenosil-metionina (SAM), apresentando um domínio conservado de ligação a SAM e uma arquitetura de domínio compatível com a organização em fitas-beta e hélices-alfa alternadas descritas para a família das metiltransferases dependentes de SAM. Ela não apresenta outros domínios conservados que indiquem seu substrato de metilação. A expressão heteróloga desta proteína em E. coli, mostrou que ela é expressa de maneira parcialmente solúvel quando co-expressa com as chaperoninas GroEL/GroES em baixas temperaturas ou quando fusionada a MBP ou GST. A purificação desta proteína mostra que ela é co-eluída com a chaperonina GroEL sugerindo que para atingir sua conformação nativa ela necessita dessas proteínas acessórias. MBP-KerV purificado foi usado para ensaios \"in vitro\" de atividade de metiltransferase e ligação a SAM, que não foram conclusivos, pois não há certeza do seu correto estado de enovelamento. Ensaios de duplo-híbrido mostraram que KerV não interage com os produtos de rnhA e dnaQ, sugerindo que KerV não está diretamente relacionado com suas funções. A freqüência de mutação na linhagem D12 está levemente aumentada (aproximadamente quatro vezes), o que sugere que KerV não está diretamente envolvida no reparo de DNA do tipo ´mismatch repair`. Os ensaios usados para detectar metilação do DNA, proteínas e rRNAs não revelaram que KerV estaria envolvido com a metilação destes substratos. Os inícios de transcrição dos genes kerV, rnhA e dnaQ foram determinados. A deleção de kerV causa um efeito polar na transcrição do gene rnhA, que não se reflete nos níveis da proteína. A deleção também afeta a expressão de dnaQ, sugerindo que KerV seja importante para sua regulação. Os ensaios de complementação da virulência em modelos invertebrados e de células epiteliais de pulmão mostram que apenas a presença dos três genes e seus produtos em níveis normais são capazes de reverter a maioria dos fenótipos atenuados. KerV se mostrou essencial para a inibição da translocação de NF-kB para o núcleo das células, comprovando que esta proteína é relevante para a virulência de PA14, contribuindo com o silenciamento da resposta imune do hospedeiro. O conjunto dos resultados indicam uma complexa inter-relação entre a expressão dos genes kerV, rnhA e dnaQ e seu papel na biologia de P. aeruginosa. / P. aeruginosa PA14 is a burn isolate multi-host pathogen strain. The screening for virulence attenuated mutants in a PA14 transposon mutant library revealed the kerV gene (Rahme et al., 1997). The characterization of D12 strain, a kerV mutant, confirmed the attenuated virulence phenotype (Apidianakis et al., 2005 and An et al., 2009) and transcriptome analysis showed the expression of more than 500 genes are affected in D12, some of these genes are related with quorum sensing (Rahme et al, unpublished data). kerV is upstream of the gloB gene, related with methylglioxal detoxification and downstream of the rnhA and dnaQ genes, both related with DNA replication and repair. The purpose of this work was to study the molecular function of KerV product and the expression of kerV-rnhA-dnaQ locus. Bioinformatics analysis indicated that KerV is a SAM dependent methyltransferase that have a conserved SAM binding domain with architecture compatible with classic alternating &#946;-stranded and &#945;-helical regions. KerV does not show any other conserved motif that could indicate its methylation substrate. Heterologous expression in E. coli showed that KerV is partially soluble only when co-expressed with GroeL/GroES chaperones at low temperatures or when KerV is in fusion with MBP or GST tag. During the purification process KerV was copurified with GroEL chaperone suggesting that this association may be required for the correct folding of KerV. Methyltransferase activity and SAM binding assays were done with purified MBPKerV and the results were not conclusive since the proper conformation of MBP-KerV cannot be verified. Yeast two-hybrid assays indicated that RNaseH and DnaQ are not interaction partners of KerV, suggesting that their functions are not directly related. The mutation frequency of D12 strain increased only about four times in relation to PA14, suggesting that KerV is not directly involved with DNA mismatch repair. The assays to detect methylation in DNA, RNAs and proteins do not show that KerV is involved with methylation of these substrates. The transcription start sites of kerV, rnhA and dnaQ genes were mapped through 5\'-RACE- and primer extension experiments. The kerV deletion causes a polar effect on the transcription of rnhA gene, which is not reflected on RNaseH protein levels. The kerV deletion also affects dnaQ expression, suggesting that KerV is important for its regulation.The virulence complementation assays in flies and lung epithelial cells showed that the fully rescue of the wild type phenotype was achieved only when the entire locus is present. KerV was essential to inhibit the NF-kB nucleus translocation, demonstrating that KerV is relevant to PA14 virulence, contributing for the silencing of host immune system. Altogether, these data showed a complex inter-relation among kerV, rnhA and dnaQ genes and its role in P. aeruginosa biology

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 806747 bytes, checksum: 15d877e808731540d6a5b0cb3ec099c7 (MD5) Previous issue date: 2007-03-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The plants resist to the infection caused by pathogens using constitutive and induced defenses. The induced defense is activated by the plants when they recognize general elicitors and effector proteins. This recognition leads to the rapid activation of the defense responses, including the synthesis of Pathogenesis-related proteins - PR proteins. There are 17 known PR-protein families (PR-1 to PR-17) that are expressed in response to pathogens and/or chemical inductors. The genes that codes for PR-1 proteins share a high sequence identity and are used as markers of the systemic acquired resistance (SAR). However the biochemical function of these proteins is still unknown. Antimicrobial activities were reported only for basic PR-1 proteins. PR-1 genes are members of gene families in many plant species. Based on sequence analysis of sequences deposited in public database the following possible PR-1 gene family members from tomato plant were identified: PR-1aP4 (accession numbers AJ011520 and M69247); P1p14 (Y08804, M69248 and 68738); PR1A1 (X71592); PR1A2 (Y08844); PR1D (AJ001627) in the NCBI database and two unigenes sequences from the Solanaceae Genomics Network database, SGN-U213451 and SGN- U220473. The genes PR-1aP4 and P1p14 and the unigenes SGN-U213451 and SGN-U220473 encode basic PR-1 proteins and the genes PR1A1, PR1A2 and PR1D encode acid proteins. The gene represented by the unigene SGN-U213451 seems encode the P14c protein, that has a reported antimicrobial activity and until this moment is not in the databases. In this work were developed essays to detect the expression of PR-1 family members by real-time PCR. The analyzed genes can be distinguished by their quantitative and qualitative expression pattern. PR-1aP4, P1p14, PR1A1 and the SGN-U213451 had a higher level of expression in younger leaves in response to A. solani; while, the gene PR1A2 was more induced in the older leaves of these plants, where severity of the disease is greater. The gene represented by the SGN-U220473 did not show induction by A. solani. The P1p14 and PR1A2 expression was induced by benzothiadiazole (commercial product Bion) and jasmonic acid, respectively. Lower gene expression levels were obtained with chemical induction showing that more refined kinetic induction essays of PR-1 genes of the tomato plant in response to chemical inductors are needed in order to establish which specific signaling molecule is able to trigger the expression of each family member. / As plantas resistem à infecção por patógenos utilizando defesas constitutivas e induzidas. A defesa induzida é ativada pelo reconhecimento pelas plantas de elicitores gerais e proteínas de avirulência do patógeno. Este reconhecimento leva à rápida ativação de respostas de defesa, que incluem a síntese de proteínas relacionadas à patogênese (proteínas PR). São conhecidas 17 famílias de proteínas PR (PR-1 a PR-17) que são expressas em resposta a patógenos e ou a indutores químicos. Os genes que codificam proteínas PR-1 constituem famílias gênicas em diversas espécies vegetais. Com base na análise de seqüências depositadas em bancos de dados foram identificados sete possíveis membros da família gênica PR-1 do tomateiro, os genes: PR-1a P4 (números de acessos: AJ011520 e M69247); P1p14 (Y08804, M69248 e 68738); PR1A1 (X71592); PR1A2 (Y08844); PR1D (AJ001627) depositados no NCBI e as seqüências de dois unigenes depositadas no SGN, o SGN-U213451 e SGN-U220473. Os genes PR-1a P4 e P1p14 e os representados pelos unigenes SGN- U213451 e SGN-U220473 codificam proteínas PR-1 básicas, enquanto os genes PR1A1, PR1A2 e PR1D codificam proteínas ácidas. O gene representado pelo unigene SGN-U213451 parece codificar a proteína P14c que apresenta atividade antimicrobiana e até o momento não está anotada nos bancos de dados. Neste trabalho, foram desenvolvidos ensaios para a detecção da expressão desses genes por PCR em tempo real em resposta à infecção por Alternaria solani e a aplicação de indutores químicos. Apenas para o gene PR1D não foi possível obter oligonucleotídeos adequados para efetuar análises específicas de expressão por PCR em tempo real. A análise da cinética de expressão demonstrou que os genes analisados podem ser diferenciados pelo seu padrão qualitativo e quantitativo de expressão. Os genes PR-1a P4, P1p14, PR1A1 e o SGN-U213451 tiveram maior indução da expressão no terço superior de plantas inoculadas com A. solani; enquanto o gene PR1A2 foi mais induzido no terço inferior destas plantas, onde a severidade da doença é maior. Já o gene representado pelo SGN- U220473 não apresentou indução após a inoculação com A. solani. A expressão dos genes P1p14 e PR1A2 foi induzida pela aplicação de benzotiadiazole (produto comercial Bion) e ácido jasmônico, respectivamente. Menores níveis de expressão dos genes foram detectados nos ensaios com indutores químicos comparativamente à indução biótica indicando que ensaios mais refinados de cinética de indução de genes PR-1 do tomateiro em resposta a indutores químicos são necessários para estabelecer quais sinais moleculares induzem a expressão de cada membro desta família.