Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patotipo emergente e heterogêneo que causa a diarréia aguda ou persistente em indivíduos de diferentes faixas etárias e em pacientes imunocomprometidos. Além disso, EAEC é um dos principais agentes etiológicos da diarréia dos viajantes. O padrão de aderência agregativa de EAEC está associado ao plasmídeo de aderência agregativa (pAA). Genes presentes no plasmídeo e no cromossomo codificam proteínas envolvidas na secreção extracelular de fatores de virulência na superfície ou diretamente na célula hospedeira. A capacidade de produção de muco e biofilme, elaboração de toxinas, aderência e indução de inflamação intensa na mucosa intestinal são importantes características da patogenicidade de EAEC. Nesse estudo, determinamos o perfil genotípico de genes do sistema de secreção Tipo V (SST5) e sistema de secreção Tipo VI (SST6) em cepas de EAEC. Os genes do SST5 ocorreram com mais frequência que os genes do SST6. A presença de pelo menos um gene do SST5 foi detectada em 79% das cepas, enquanto que os genes relacionados ao SST6 foram detectados em apenas 42% das cepas analisadas. A produção de biofilme foi observada em teste quantitativo e verificamos que 67% das cepas produziram biofilme. No teste qualitativo, o tipo de biofilme que predomina é o biofilme moderado (11 cepas), seguido do biofilme forte (9 cepas) e do biofilme discreto (4 cepas). A presença ou ausência de genes do SST5 e SST6 não parece interferir com a capacidade de produção de biofilme, nem com o tipo de biofilme formado. Em ensaios de citotoxicidade, apenas 25% das cepas EAEC (sobrenadante) causaram redução significativa na viabilidade de células T84 avaliada pelo teste de redução com MTT. Nossos resultados mostram que as cepas EAEC isoladas de crianças com diarréia aguda ou de grupo controle são invasoras para células T84. Ao compararmos a capacidade invasora das cepas clinicas e controle, observamos que a média do índice de internalização obtido nas 15 cepas do grupo clinico foi de 5,7% 1,7 e para as 9 cepas do grupo controle foi de 2.4 % 0,7; entretanto essa diferença observada não foi estatisticamente significativa. Não foi possível correlacionar o perfil genotípico dos genes do SST5 e SST6 com o perfil fenotípico analisado (formação de biofilme, citotoxicidade e invasão).O que pode ser atribuído a heterogeneidade genotípica e fenotípica, uma característica relevante de cepas EAEC. / Enteroaggregative Escherichia coli (EAEC) is an emerging and heterogeneous pathotype that causes acute or persistent diarrhea in individuals of different age groups and HIV-positive patients. In addition, EAEC is a major etiologic agent of travelers' diarrhea. The pattern of aggregative adherence of EAEC is associated with the aggregative adherence plasmid (pAA). Genes present in the plasmid and chromosome encode proteins involved in extracellular secretion of virulence factors on the surface or directly into the host cell. The production of mucus, biofilm and toxins; and induction of intense inflammation in the intestinal mucosa and mucosal adherence are major features of EAEC pathogenesis. In this study, we determined the genotypic profile of type V secretion system (T5SS) and type VI secretion system (T6SS) genes in EAEC strains. T5SS genes occurred more frequently than T6SS genes. The presence of at least one T5SS gene was detected in 79% of the strains, while genes related with T6SS were detected in only 42% of the strains tested. The biofilm production was observed in quantitative test, we have found that 67% of strains produced biofilm. In the qualitative test, we detected three distinctive patterns of biofilm formation: moderate (11 strains), strong (9 strains) and discrete biofilm (4 strains). The presence or absence of T5SS and T6SS genes do not interfere with the ability to produce biofilm, neither with biofilm pattern. In cytotoxicity assays, only 25% of EAEC strains (supernatant)resulted in significant reduction of T84 cells activity as evaluated by MTT reduction test. Our results show that EAEC strains isolated from children with acute diarrhea or the control group are able to invade T84 cells. When comparing the invasive ability of clinical and control strains, we observed that the average rate of internalization obtained in 15 clinical strains was 5.7% 1.7, for the nine strains of control group was 2.4% 0. 7, however this difference was not statistically significant. It was not possible to correlate the genotypic profile of T5SS and T6SS genes with the phenotypic profile analysed (biofilm formation, cytotoxicity and invasion), which can be attributed to genotypic and phenotypic heterogeneity, an important characteristic of EAEC strains

O sistema de secreção tipo IV (T4SS) da família de bactérias Xanthomonadaceae transfere efetores (X-Tfes) com a capacidade de matar outras bactérias, conferindo uma vantagem em comunidades bacterianas mistas para colonizar diferentes nichos como o solo ou as superfícies das plantas. Os X-Tfes possuem diferentes domínios putativos com atividades hidrolíticas contra componentes do envelope celular bacteriano do tipo: glicohidrolases, transglicosilases, amidases e lipases. Os X-Tfes por sua atividade biológica inata podem ocasionar dano intracelular para a bactéria que os produz. Para se proteger contra estas atividades, também são produzidas lipoproteínas com função inibitoria (X-Tfis) localizadas no periplasma. Os genes que codificam os X-Tfes e os X-Tfis estão organizados em operons, o que permite gerar os pares efetor/inibidor simultaneamente. Entre os potenciais X-Tfes do fitopatógeno Xanthomonas citri estão Xac1918 e Xac0574. Xac1918 é uma proteína com um domínio da superfamília da lisozima e um domínio conhecido como RTX (Repeats in Toxin) de ligação ao cálcio, enquanto Xac0574 tem um domínio da superfamília da lipase 3. Os seus possíveis inibidores, Xac1917 e Xac0573 respectivamente, apresentam um peptídeo sinal no N-terminal contendo o lipobox representativo das lipoproteínas. As proteínas Xac0574 e Xac0573 são monômeros em solução que formam um complexo estável 1:1, favorecido termodinamicamente (ΔG°= -12 Kcal/mol) com uma constante de dissociação de 2,45 nM, garantindo que a bactéria fique protegida contra os efeitos nocivos de Xac0574 quando é produzida intracelularmente. Xac0574 é uma fosfolipase A1, sem atividade lisofosfolipase, com a capacidade de hidrolisar os três fosfolipídios majoritários que compõem a membrana celular bacteriana, fosfatidilglicerol (PG), cardiolipina e fosfatidiletanolamina (PE), mostrando uma aparente preferência pelo último. A atividade enzimática de Xac0574 explica a forte inibição do crescimento celular em E. coli após da sua indução heteróloga, já que gera uma diminuição de quase 10 vezes da população celular comparada com a cultura não induzida com a mesma construção. Poroutro lado, Xac0573 inibe efetivamente a atividade enzimática de Xac0574 ao formar o complexo, além de não ter atividade fosfolipase nem lisofosfolipase. Foram produzidos cristais da Xac1918 e Xac0573 que difrataram com uma resolução de 3,0 e 2,5 Å, respectivamente. Porém, só foi gerado um modelo de Xac0573. Xac0573 está composta por duas folhas β antiparalelas com uma topologia característica de β sanduíche Com uma pequena hélice e duas voltas. Um alinhamento de homólogos de Xac0573 identificou nas extremidades da proteína as regiões conservadas, constituindo duas possíveis interfaces de interação que podem ser as responsáveis por bloquear o acesso dos fosfolipídios ao sítio catalítico ou impedir os rearranjos estruturais de Xac0574 que são necessários para a sua atividade enzimática. Adicionalmente, a topologia da Xac0573 é semelhante do domínio C2, conhecido em eucariotos como domínio de ligação ao lipídio e ao cálcio, e está envolvido em processos de sinalização de segundos mensageiros lipídicos, proteínas de trafego de membranas e mecanismos de fusão de membranas. Nossos resultados apontam para uma nova função biológica do domínio C2 como um inibidor enzimático intracelular em bactérias. / The type IV secretion system (T4SS) of the bacteria family Xanthomonadaceae transfers effectors (X-Tfes) with that can kill other bacterial cells, conferring an advantage to the bacterial community during colonization of different niches in the soil or on the plant surface. The X-Tfes possess different putative domains with hydrolytic activity against components of the bacterial cellular envelope, including glycohydrolase, transglycolase, amidase and lipase domain. The innate biological activity of X-Tfes can cause intracellular damage. Therefore, the bacteria that produce them also produce lipoproteins with inhibitor function (X-Tfis) located in the periplasm for their protection. The genes that code for X-Tfes and X-Tfis are organized in operons that allow for their simultaneous expression. Among the X-Tfes of the phytopathogen Xanthomonas citri are Xac1918 and Xac0574. Xac1918 is carries a lysozyme superfamily domain, as well as a domain known as RTX (Repeats in Toxic) predict to bind calcium, while, Xac0574 has a domain belonging to the lipase 3 superfamily. Their possible inhibitors, Xac1917 e Xac0573 respectively, carry an N-terminal signal peptide containing a lipobox found in bacterial lipoproteins. The Xac0574 and Xac0573 proteins are both monomers in solution, They can form a stable 1:1 complex, that is thermodynamically favored (ΔG°= -12 Kcal/mol) with a dissociation constant of 2,45 nM. This affinity ensure that the bacterium is protected against the harmful effects of Xac0574 when it is produced intracellularly. We show that Xac0574 is a phospholipase A1, without lisophospholipase activity, and is able to hydrolyze the three most common phospholipids found in the membranes of Gram negative bacteria, namely phosphatidylglycerol (PG), cardiolipin and phosphatidylethanolamine (PE), presenting an apparent preference for PE. The enzymatic activity of Xac0574 explains the strong inhibition of growth of E. coli cells after its heterologous induction: a nearly 10-fold decrease in the cell population is observed when compared to the non-induced culture with the same construct. On the other hand, Xac0573 effectively inhibits the enzymatic activity of Xac0574. Furthermore, Xac0573 does not possess when forming the complex, besides not having phospholipase nor lysophospholipase activity.Crystals of Xac1918 and Xac0573 were produced which diffracted with to resolution of 3.0 and 2.5 Å, respectively. However, we were able to resolve the structure of only Xac0573. Xac0573 is composed of two anti-parallel sheet that form a β-sandwich with three small helices. An alignment to Xac0573 homologs identified conserved regions at the ends of the protein that constitute two possible interfaces of interaction that may be responsible for blocking the access of the phospholipids to the catalytic site or impede the structural rearrangements of Xac0574 that are necessary for its enzymatic activity. Additionally, the topology of Xac0573 is similar to that to C2 domains, known in eukaryotes to bind lipids and calcium and to be involved in signaling processes mediated by lipid second messengers, membrane trafficking and membrane fusion mechanisms. Our results point to a new biological function of the C2 domain as an intracellular enzyme inhibitor in bacteria.

Linhagens de Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC) são consideradas como importante agente de diarréia, principalmente entre crianças e turistas em países em desenvolvimento. Entre os fatores de virulência expressos por ETEC, as enterotoxinas termo-lábil (LT) e termo-estável (ST) representam os mais relevantes fenótipos. Evidências preliminares sugerem que a severidade da diarréia associada a linhagens de ETEC deve refletir a diversidade natural de linhagens selvagens quanto à produção de enterotoxinas e/ou à ocorrência de variantes naturais com efeitos tóxicos reduzidos. No presente trabalho, investigamos diversidade genética do óperon etx, que codifica para a toxina LT, e da capacidade de produção e secreção de LT por linhagens de ETEC isoladas de humanos ou suínos em diferentes regiões geográficas. Os resultados mostraram considerável variabilidade na produção de LT com valores variando de 2 a 2.525 ng de toxina por mL de cultura. Secreção de LT foi também variável com valores variando de menos que 0,04% a 49,5% do total de LT produzida pelas diferentes linhagens de ETEC. Adicionalmente, experimentos de alça ligada em coelho mostraram uma boa correlação entre a quantidade de LT secretada sob condições in vitro e a capacidade de causar acúmulo de fluidos in vivo. Nós determinamos ainda diversidade de ETEC pela obtenção das seqüências dos óperons etxAB de 50 linhagens (LT+ or LT+/ST+) pertencentes a diferentes sorotipos com ênfase para as linhagens produtoras apenas de LT e isoladas de crianças assintomáticas. As seqüências de nucleotídeo completas dos genes etxAB revelaram 23 alterações de aminoácidos nas subunidades A (18) e B (5), as quais geraram 16 variantes de LT. Entre estes variantes de LT, um mostrou efeito tóxico reduzido em comparação à toxina de referência LT1. A forma de LT atenuada (LT4) tem atividade enzimática reduzida devido à troca de aminoácido. / Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) strains represent an important etiological agent of diarrheal disease, particularly among children and travelers in developing countries. Among the virulence factors expressed by ETEC strains the heat-labile (LT) and heat-stable (ST) enterotoxins represent the most revelevant phenotypes. Indirect evidences suggest that the severity of diarrhea associated to ETEC strains might reflect the natural diversity of wild strains to produce enterotoxins and/or the occurrence of variants endowed with reduced toxic effects. In the present study, we investigated both the genetic diversity of the etx operon, encoding the heat-labile toxin, and the capability to produce/secrete LT by ETEC strains isolated from humans or porcine in different geoghrafic areas. The results showed a remarkable variability on the production of LT with values ranging from 2 to 2,525 ng of toxin per ml of culture. LT secretion was also variable with values ranging from less than 0.04% to 49.5% of total LT produced by the different ETEC strains. Additionally, rabbit ileal loop experiments showed a good correlation between the amounts of secreted LT under in vitro conditions and fluid accumulation in vivo. We determined also the diversity of the etxAB operon of 50 ETEC strains (LT+ or LT+/ST+) belonging to different serotypes with emphasis to LT+-only producing strains isolated from asymptomatic children. The complete nucleotide sequences of the etxAB genes revealed 23 amino acid changes at the A (18) or B (5) subunits, which generated 16 variant forms of LT. Among these LT variants, one of them showed reduced toxic effects in comparison to the reference toxin LT1. The attenuated LT form (LT4) had decreased enzymatic activity due to an amino acid replacement (K4R) at the A1 subunit. LT4 retains its immunogenic and adjuvant properties following nasal immunization. Additionaly, the LT4 variant showed altered immune modulatory features and promoted a more biased Th1 response, which favor activation of effector CD8+ T lymphocytes, to co-administred antigen with regard to LT1. Taken together, our results demonstrate that ETEC strains isolated from human subjects express natural genetic variability leading to a remarkable polymorphism of the etx operon as well as production and secretion of LT. Such natural genetic diversity observed in ETEC strains may affect the host-pathogen relationships and, consequently, contribute to the severity of the disease among infected subjects.

O sistema de secreção tipo IV (T4SS) da família de bactérias Xanthomonadaceae transfere efetores (X-Tfes) com a capacidade de matar outras bactérias, conferindo uma vantagem em comunidades bacterianas mistas para colonizar diferentes nichos como o solo ou as superfícies das plantas. Os X-Tfes possuem diferentes domínios putativos com atividades hidrolíticas contra componentes do envelope celular bacteriano do tipo: glicohidrolases, transglicosilases, amidases e lipases. Os X-Tfes por sua atividade biológica inata podem ocasionar dano intracelular para a bactéria que os produz. Para se proteger contra estas atividades, também são produzidas lipoproteínas com função inibitoria (X-Tfis) localizadas no periplasma. Os genes que codificam os X-Tfes e os X-Tfis estão organizados em operons, o que permite gerar os pares efetor/inibidor simultaneamente. Entre os potenciais X-Tfes do fitopatógeno Xanthomonas citri estão Xac1918 e Xac0574. Xac1918 é uma proteína com um domínio da superfamília da lisozima e um domínio conhecido como RTX (Repeats in Toxin) de ligação ao cálcio, enquanto Xac0574 tem um domínio da superfamília da lipase 3. Os seus possíveis inibidores, Xac1917 e Xac0573 respectivamente, apresentam um peptídeo sinal no N-terminal contendo o lipobox representativo das lipoproteínas. As proteínas Xac0574 e Xac0573 são monômeros em solução que formam um complexo estável 1:1, favorecido termodinamicamente (ΔG°= -12 Kcal/mol) com uma constante de dissociação de 2,45 nM, garantindo que a bactéria fique protegida contra os efeitos nocivos de Xac0574 quando é produzida intracelularmente. Xac0574 é uma fosfolipase A1, sem atividade lisofosfolipase, com a capacidade de hidrolisar os três fosfolipídios majoritários que compõem a membrana celular bacteriana, fosfatidilglicerol (PG), cardiolipina e fosfatidiletanolamina (PE), mostrando uma aparente preferência pelo último. A atividade enzimática de Xac0574 explica a forte inibição do crescimento celular em E. coli após da sua indução heteróloga, já que gera uma diminuição de quase 10 vezes da população celular comparada com a cultura não induzida com a mesma construção. Poroutro lado, Xac0573 inibe efetivamente a atividade enzimática de Xac0574 ao formar o complexo, além de não ter atividade fosfolipase nem lisofosfolipase. Foram produzidos cristais da Xac1918 e Xac0573 que difrataram com uma resolução de 3,0 e 2,5 Å, respectivamente. Porém, só foi gerado um modelo de Xac0573. Xac0573 está composta por duas folhas β antiparalelas com uma topologia característica de β sanduíche Com uma pequena hélice e duas voltas. Um alinhamento de homólogos de Xac0573 identificou nas extremidades da proteína as regiões conservadas, constituindo duas possíveis interfaces de interação que podem ser as responsáveis por bloquear o acesso dos fosfolipídios ao sítio catalítico ou impedir os rearranjos estruturais de Xac0574 que são necessários para a sua atividade enzimática. Adicionalmente, a topologia da Xac0573 é semelhante do domínio C2, conhecido em eucariotos como domínio de ligação ao lipídio e ao cálcio, e está envolvido em processos de sinalização de segundos mensageiros lipídicos, proteínas de trafego de membranas e mecanismos de fusão de membranas. Nossos resultados apontam para uma nova função biológica do domínio C2 como um inibidor enzimático intracelular em bactérias. / The type IV secretion system (T4SS) of the bacteria family Xanthomonadaceae transfers effectors (X-Tfes) with that can kill other bacterial cells, conferring an advantage to the bacterial community during colonization of different niches in the soil or on the plant surface. The X-Tfes possess different putative domains with hydrolytic activity against components of the bacterial cellular envelope, including glycohydrolase, transglycolase, amidase and lipase domain. The innate biological activity of X-Tfes can cause intracellular damage. Therefore, the bacteria that produce them also produce lipoproteins with inhibitor function (X-Tfis) located in the periplasm for their protection. The genes that code for X-Tfes and X-Tfis are organized in operons that allow for their simultaneous expression. Among the X-Tfes of the phytopathogen Xanthomonas citri are Xac1918 and Xac0574. Xac1918 is carries a lysozyme superfamily domain, as well as a domain known as RTX (Repeats in Toxic) predict to bind calcium, while, Xac0574 has a domain belonging to the lipase 3 superfamily. Their possible inhibitors, Xac1917 e Xac0573 respectively, carry an N-terminal signal peptide containing a lipobox found in bacterial lipoproteins. The Xac0574 and Xac0573 proteins are both monomers in solution, They can form a stable 1:1 complex, that is thermodynamically favored (ΔG°= -12 Kcal/mol) with a dissociation constant of 2,45 nM. This affinity ensure that the bacterium is protected against the harmful effects of Xac0574 when it is produced intracellularly. We show that Xac0574 is a phospholipase A1, without lisophospholipase activity, and is able to hydrolyze the three most common phospholipids found in the membranes of Gram negative bacteria, namely phosphatidylglycerol (PG), cardiolipin and phosphatidylethanolamine (PE), presenting an apparent preference for PE. The enzymatic activity of Xac0574 explains the strong inhibition of growth of E. coli cells after its heterologous induction: a nearly 10-fold decrease in the cell population is observed when compared to the non-induced culture with the same construct. On the other hand, Xac0573 effectively inhibits the enzymatic activity of Xac0574. Furthermore, Xac0573 does not possess when forming the complex, besides not having phospholipase nor lysophospholipase activity.Crystals of Xac1918 and Xac0573 were produced which diffracted with to resolution of 3.0 and 2.5 Å, respectively. However, we were able to resolve the structure of only Xac0573. Xac0573 is composed of two anti-parallel sheet that form a β-sandwich with three small helices. An alignment to Xac0573 homologs identified conserved regions at the ends of the protein that constitute two possible interfaces of interaction that may be responsible for blocking the access of the phospholipids to the catalytic site or impede the structural rearrangements of Xac0574 that are necessary for its enzymatic activity. Additionally, the topology of Xac0573 is similar to that to C2 domains, known in eukaryotes to bind lipids and calcium and to be involved in signaling processes mediated by lipid second messengers, membrane trafficking and membrane fusion mechanisms. Our results point to a new biological function of the C2 domain as an intracellular enzyme inhibitor in bacteria.

A citricultura é de grande importância para as atividades agrícolas brasileiras, uma vez que o Brasil é o principal produtor e exportador de suco de laranja. O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) é um grave problema nesse setor, causando um elevado prejuízo na produção de frutos e seus derivados. O fator sigma é a subunidade da RNA polimerase que tem a função de direcionar o núcleo da RNA polimerase a uma classe específica de sequências promotoras. Como a maioria das bactérias sintetiza diversos fatores sigma, essa característica proporciona à bactéria a oportunidade de manutenção basal da sua expressão gênica, assim como, a regulação em resposta a alterações ambientais e a sinais durante o desenvolvimento bacteriano. O genoma de Xac codifica para 14 fatores sigma. Nesse presente trabalho, detectamos interações dos fatores σECF (Xac2814. Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) e seus fatores anti-σ cognatos (Xac2815. Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). Além disso, observamos interações entre o fator σFliA (Xac1933) e o anti-σFlgM (Xac1989), seu fator anti-σ cognato. A caracterização das cepas nocautes para alguns fatores σ apontaram o envolvimento do fator σ54Xac1969 no mecanismo de formação de flagelo, a contribuição do fator σECFXac1682 na resposta ao choque térmico e a participação do fator σECFXac2191 no crescimento bacteriano em condições de carência de ferro. / Citriculture is an important sector of the economy of the State of São Paulo. Citrus canker, caused by Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac), is a devastating disease responsible for large agribusiness losses every year. several sigma factors. The sigma factor is the subunit of RNA polymerase that serves to direct the RNA polymerase core to a specific class of promoter sequences. Most bacteria code for more than one sigma factor, which provides the cell with the means by which to maintain basal gene expression while at the same time modulate the expression of specific genes in response in environmental changes and signals during bacterial growth. The Xac genome codes for 14 sigma factors which are the objects of study in this thesis. We demonstrate that many of the sigma factors of the σECF family (Xac2814, Xac3989, Xac0922, Xac1319, Xac1380, Xac1682, Xac4129 e Xac2191) interact with cognate anti- factors (Xac2815, Xac3988, Xac0921, Xac1320, Xac1379, Xac1681, Xac4130 e Xac2192). These sigma-anti-sigma pairs are all coded by neighboring genes. Interactions between the sigma factor σFliA (Xac1933) and anti-σFlgM (Xac1989) were also observed. Xac strains with gene knockouts for several sigma factors were produced. The characterization some these knockout strains point to the involvement of σ54Xac1969 in the biosynthesis of flagella, participation of σECFXac1682 in the ability to survive heat shock and involvement of σECFXac2191 in the response to iron deficiency.

Globalmente ocorrem cerca de 800.000 mortes de crianças menores de cinco anos associadas à diarreia, principalmente na África subsaariana, sul da Ásia e América Latina. Dentre os patógenos causadores de diarreia, Escherichia coli diarreiogênica (DEC) é o agente etiológico bacteriano mais comum, incluindo E. coli enteropatogênica (EPEC) e E. coli produtora da toxina de Shiga e seu subgrupo enterohemorrágica (STEC/EHEC). Os dados epidemiológicos indicam a importância do diagnóstico precoce e sua realização em locais com pouca infraestrutura. Desta forma o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um teste rápido, sensível e específico para o diagnóstico de EPEC e STEC/EHEC. Primeiramente, foram definidas diferentes condições do cultivo bacteriano: Dulbecco\'s modified Eagle\'s (DMEM), DMEM contendo 1% de triptona e DMEM pré-condicionado para o cultivo dos isolados de EPEC/EHEC e avaliação da produção/secreção das proteínas secretadas EspA e EspB, utilizando anticorpos monoclonais (MAb) e policlonais (PAb) anti-EspA ou anti-EspB por ELISA indireto. Para a avaliação da liberação das toxinas de Shiga para o sobrenadante do cultivo bacteriano de STEC/EHEC, foram testados diferentes condições de tratamento, o cultivo bacteriano foi tratado com Triton X-100 e o sedimento foi tratado com tampão de lise B-PER utilizando MAb e PAb anti-Stx1 ou anti-Stx2 por ELISA de captura. Subsequentemente, foi desenvolvido e avaliado o teste de aglutinação em látex para a detecção de EspB em isolados de EPEC/EHEC, e Stx1 e Stx2 em isolados de STEC/EHEC. EspB foi definida como biomarcador, o MAb anti-EspB como ferramenta para o diagnóstico de EPEC/EHEC, e a condição ideal para a produção/secreção de EspB foi o cultivo em DMEM. Para o diagnóstico de STEC/EHEC a condição ideal para liberação das toxinas Stx foi o tratamento do cultivo com Triton X-100. Tanto o ELISA, como a aglutinação em látex apresentaram sensibilidades e especificidades exigidas para testes diagnósticos de doenças negligenciadas em países em desenvolvimento e os testes de aglutinação em látex para a detecção destes patógenos foram precisos, rápidos e fáceis de executar, sendo portanto promissores para a utilização em laboratórios com mínima infraestrutura. / There are 800,000 deaths associated with diarrhea worldwide in children under five, and these are mainly in sub-Saharan Africa, Southeast Asia and Latin America. Among the causative pathogens of diarrhea, diarrheagenic Escherichia coli (DEC) is the most common bacterial etiological agent, including enteropathogenic E. coli (EPEC) and Shiga toxin-producing E. coli and its subgroup enterohemorrhagic E. coli (STEC/EHEC). Epidemiological data indicate the importance of early diagnosis and its realization in places with limited resources. Therefore, the objective of this work was to develop a rapid, sensitive and specific test for the diagnosis of EPEC and STEC/EHEC. First, different bacterial growth conditions were evaluated: Dulbecco\'s modified Eagle\'s medium (DMEM) or DMEM containing 1% tryptone, and DMEM pre-conditioned with EPEC/EHEC isolates. The production/secretion of the secreted proteins EspA and EspB was determined by indirect ELISA utilizing anti-EspA or anti-EspB monoclonal (MAb) and polyclonal (PAb) antibodies. Different treatments were tested for their effect on the release of Shiga toxins into the medium of STEC/EHEC bacterial cultures. The bacterial culture supernatant was treated with Triton X-100, and the sediment was treated with B-PER lysis buffer. The toxins release was determined by capture ELISA using anti-Stx1 or anti-Stx2 MAb and PAb. Subsequently, a latex agglutination test was developed and evaluated for the detection of EspB in EPEC/EHEC isolates and of Stx1 and Stx2 in STEC/EHEC isolates. EspB was defined as the biomarker and anti-EspB MAb as the tool for the diagnosis of EPEC/EHEC. The ideal conditions for the production/secretion of EspB were cultivation in DMEM. For the diagnosis of STEC/EHEC, the ideal conditions for the release of Stx were Triton X-100 treatment. ELISA as well as latex agglutination showed the sensitivities and specificities required for diagnostic tests of neglected diseases in developing countries. The latex agglutination test for the detection of these pathogens was precise, rapid and easy to perform, thereby being promising for their utilization in laboratories with limited resources.

Linhagens de Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC) são consideradas como importante agente de diarréia, principalmente entre crianças e turistas em países em desenvolvimento. Entre os fatores de virulência expressos por ETEC, as enterotoxinas termo-lábil (LT) e termo-estável (ST) representam os mais relevantes fenótipos. Evidências preliminares sugerem que a severidade da diarréia associada a linhagens de ETEC deve refletir a diversidade natural de linhagens selvagens quanto à produção de enterotoxinas e/ou à ocorrência de variantes naturais com efeitos tóxicos reduzidos. No presente trabalho, investigamos diversidade genética do óperon etx, que codifica para a toxina LT, e da capacidade de produção e secreção de LT por linhagens de ETEC isoladas de humanos ou suínos em diferentes regiões geográficas. Os resultados mostraram considerável variabilidade na produção de LT com valores variando de 2 a 2.525 ng de toxina por mL de cultura. Secreção de LT foi também variável com valores variando de menos que 0,04% a 49,5% do total de LT produzida pelas diferentes linhagens de ETEC. Adicionalmente, experimentos de alça ligada em coelho mostraram uma boa correlação entre a quantidade de LT secretada sob condições in vitro e a capacidade de causar acúmulo de fluidos in vivo. Nós determinamos ainda diversidade de ETEC pela obtenção das seqüências dos óperons etxAB de 50 linhagens (LT+ or LT+/ST+) pertencentes a diferentes sorotipos com ênfase para as linhagens produtoras apenas de LT e isoladas de crianças assintomáticas. As seqüências de nucleotídeo completas dos genes etxAB revelaram 23 alterações de aminoácidos nas subunidades A (18) e B (5), as quais geraram 16 variantes de LT. Entre estes variantes de LT, um mostrou efeito tóxico reduzido em comparação à toxina de referência LT1. A forma de LT atenuada (LT4) tem atividade enzimática reduzida devido à troca de aminoácido. / Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) strains represent an important etiological agent of diarrheal disease, particularly among children and travelers in developing countries. Among the virulence factors expressed by ETEC strains the heat-labile (LT) and heat-stable (ST) enterotoxins represent the most revelevant phenotypes. Indirect evidences suggest that the severity of diarrhea associated to ETEC strains might reflect the natural diversity of wild strains to produce enterotoxins and/or the occurrence of variants endowed with reduced toxic effects. In the present study, we investigated both the genetic diversity of the etx operon, encoding the heat-labile toxin, and the capability to produce/secrete LT by ETEC strains isolated from humans or porcine in different geoghrafic areas. The results showed a remarkable variability on the production of LT with values ranging from 2 to 2,525 ng of toxin per ml of culture. LT secretion was also variable with values ranging from less than 0.04% to 49.5% of total LT produced by the different ETEC strains. Additionally, rabbit ileal loop experiments showed a good correlation between the amounts of secreted LT under in vitro conditions and fluid accumulation in vivo. We determined also the diversity of the etxAB operon of 50 ETEC strains (LT+ or LT+/ST+) belonging to different serotypes with emphasis to LT+-only producing strains isolated from asymptomatic children. The complete nucleotide sequences of the etxAB genes revealed 23 amino acid changes at the A (18) or B (5) subunits, which generated 16 variant forms of LT. Among these LT variants, one of them showed reduced toxic effects in comparison to the reference toxin LT1. The attenuated LT form (LT4) had decreased enzymatic activity due to an amino acid replacement (K4R) at the A1 subunit. LT4 retains its immunogenic and adjuvant properties following nasal immunization. Additionaly, the LT4 variant showed altered immune modulatory features and promoted a more biased Th1 response, which favor activation of effector CD8+ T lymphocytes, to co-administred antigen with regard to LT1. Taken together, our results demonstrate that ETEC strains isolated from human subjects express natural genetic variability leading to a remarkable polymorphism of the etx operon as well as production and secretion of LT. Such natural genetic diversity observed in ETEC strains may affect the host-pathogen relationships and, consequently, contribute to the severity of the disease among infected subjects.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-09-11T18:10:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_UsoTecnicaBiologia.pdf: 2281724 bytes, checksum: a45c8462c51f7b087c62763c6118d17b (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-09-13T14:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_UsoTecnicaBiologia.pdf: 2281724 bytes, checksum: a45c8462c51f7b087c62763c6118d17b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T14:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_UsoTecnicaBiologia.pdf: 2281724 bytes, checksum: a45c8462c51f7b087c62763c6118d17b (MD5) Previous issue date: 2016-06-28 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O propósito deste estudo foi aplicar a técnica da biologia molecular em amostra de secreção nasal de contatos intradomiciliares de portadores de hanseníase, em combinação com a avalição dermatoneurológica, na melhoria do diagnóstico precoce da hanseníase. O estudo foi realizado em unidades municipais de saúde de Belém-PA, no período de fevereiro de 2013 a abril de 2015. A amostra foi constituída de 154 contatos intradomiciliares e 58 casos índices de hanseníase, totalizando 212 sujeitos. A coleta de dados se deu por meio de ficha epidemiológica, avaliação dermatoneurológica e exame da cicatriz de BCG. Foi coletada uma amostra de secreção nasal de cada sujeito para a PCR. Nos casos índices, a PCR positiva prevaleceu na faixa etária de 40-59 anos (35,0%); na forma MB (80,0%); casos com 7 a 9 lesões de pele (35,0%) e com ausência de nervos espessados (40,0%). Todos os casos índices positivos para a PCR evidenciaram sinais e sintomas de hanseníase (34,5%) e a maioria não possuía cicatriz de BCG (65,0 %). Entre os contatos, a PCR positiva incidiu no sexo feminino (63,9 %); na faixa etária de 20 a 39 anos (44,4 %); renda familiar de um salário mínimo (47,2 %); ocupação de estudante (33,3 %) e no ensino médio completo (36,1 %). A maior evidência de positividade da PCR nos casos índices e contatos foi na forma multibacilar, respectivamente (37,2 % e 25,6 %). Comprova-se uma concordância altamente significante entre os sinais e sintomas clínicos com a PCR na secreção nasal dos contatos multibacilares, indicando que se estes vierem a adoecer há maior probabilidade de reproduzirem a mesma forma operacional dos casos índices. O maior percentual de PCR positiva foi nos contatos com ausência de cicatriz de BCG (25,8 %). A associação entre os sinais e sintomas e a PCR indica que os contatos com PCR positivo têm 07 vezes mais chance de apresentar sinais e sintomas de hanseníase. Ao estimar o risco potencial para o desenvolvimento da hanseníase nos contatos identificou-se 22 (14,3%) em risco intermediário e 06 (3,9 0%) no alto risco. Cento e quarenta e quatro (144) contatos referiram convívio diário com o caso índice (93,5 %) e destes 36 (25,0 %) foram positivos para a PCR. Verifica-se que com a evolução do tratamento dos casos índices há redução da positividade da PCR, em ambas as formas operacionais. Na correlação entre a PCR e o grau de incapacidade dos casos índices, o grau 1 foi mais prevalente (55,0 %). A detecção do DNA do M. leprae na secreção nasal de contatos intradomiciliares, por PCR, em associação com a avaliação dermatoneurológica eleva a efetividade do diagnóstico precoce na hanseníase, contribuindo com o controle da doença na comunidade. / The purpose of this study was to apply the technique of molecular biology in nasal secretion sample from household contacts of leprosy patients, in combination with dermatological and neurological assessments, improving the early diagnosis of leprosy. The study was conducted in health municipal units of Belém-PA, from February 2013 to April 2015. The sample consisted of 154 household contacts and 58 index cases of leprosy, totaling 212 subjects. Data collection was through epidemiological record, dermatologic and neurological evaluations and BCG scar examination. A nasal secretion sample from each subject for the PCR was collected. In index cases, positive PCR was in the age group of 40-59 years (35.0%), in multibacillary (MB) form (80,0%); cases with 7 to 9 skin lesions (35.0%) and with no enlarged nerves (40.0%). All positive index PCR cases show signs and symptoms of leprosy (34.5%) and most do not have BCG scar (65.0%). Among the contacts, positive PCR prevailed in females (63.9%); in the age group 20-39 years (44.4%); family income of a minimum wage (47.2%); student occupation (33.3%) and completed high school (36.1%). The strongest evidence of positive PCR in index cases and contacts was in multibacillary, respectively (37.2% and 25.6%). Proves to be a highly significant correlation between clinical signs and symptoms with PCR in nasal secretion of multibacillary contacts, indicating that if they get sick are more likely to reproduce the same operating way of index cases. The highest percentage of positive PCR was in contact with the absence of BCG scar (25.8%). The association between the signs, symptoms and PCR indicates that contacts with positive PCR have 07 times more likely to show signs and symptoms of leprosy. In estimating the potential risk for the development of leprosy in contacts, we identified 22 (14.3%) at intermediate risk and 06 (3.9% 0) at high risk. One hundred and forty-four (144) contacts said that they have daily contact with the index case (93.5%) and of these 36 (25.0%) were positive for PCR. The treatment of index cases led to a reduction of PCR positivity in both modes of operation. The correlation between PCR and the degree of disability of the index cases, grade 1 was more prevalent (55.0%). M. leprae DNA detection in the nasal secretion of household contacts for PCR, in association with dermatological and neurological assessments, raises the effectiveness of early diagnosis of leprosy, contributing to the control of the disease in the community.

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Carla Mendes.pdf: 1848607 bytes, checksum: 083213cf0c0ad5bc3014210dd258c5e6 (MD5) Previous issue date: 2015-02-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study was designed to evaluate whether DJB in western diet (WD)-obese rats could have effects on pancreatic β-cell morphology and islet responsiveness to potentiating agents involved with the protein kinase A (PKA) and C (PKC) pathway. Male Wistar rats with 8 weeks of life were fed a standard rodent chow diet (CTL group) or WD ad libitum. After 10 weeks, WD rats were submitted to sham operation or DJB, forming WD SHAM and WD DJB group, respectively. After two months, the obesity parameters, insulin resistance (IR), pancreas morphology, insulin secretion stimulate by different secretagogues and islet protein expression were verified. WD SHAM rats displayed obesity, hyperglycemia, hyperinsulinemia, glucose intolerance and IR. In addition, they also presented an increase in islets and β-cells area and mass. The glucose-induced insulin secretion stimulated by 11.1 mM glucose in the presence of carbachol (CCh), PMA, Forskolin or IBMX was higher in WD SHAM islets than CTL islets. DJB surgery did not alter body weight but normalized glucose, insulinemia, IR, and decreased islet and β-cells mass. The insulin release stimulated by glucose in the presence of CCh, PMA, Forskolin or IBMX was too normalized in WD DJB group. The expression of glucokinase, PKC, PKA and sintaxin was not altered in WD SHAM rats, but the M3 receptor was down-regulated. DJB did not influence these protein expressions. DJB surgery normalized glicemia, insulinemia and IR, reduced islets and β-cell mass and normalized insulin secretion by PKC and PKA pathway. / O presente estudo avaliou o efeito da derivação duodeno jejunal (DDJ) em ratos obesos pela dieta de cafeteria (CAF) sobre a morfofisiologia, com enfâse na ação de agentes potencializadores da secreção de insulina. Ratos Wistar com 8 semanas de vida receberam dieta padrão formando o crupo controle (CTL) ou CAF ad libitum. Após 10 semanas, os ratos CAF foram submetidos à falsa operação ou a DDJ, formando os grupos CAF SHAM e CAF DDJ, respectivamente. Após dois meses, foram avaliados os parâmetros de obesidade, resistência à insulina (RI), morfologia do pâncreas, secreção de insulina estimulada por glicose, carbacol (CCh), PMA, IBMX e Forscolina, e a expressão proteica de glicoquinase (GCK), receptor muscarínico M3, proteina quinase C e A (PKC e PKA) e Sintaxina-1, nas ilhotas. Os animais do grupo CAF SHAM tornaram-se obesos, hiperglicêmicos, hiperinsulinêmicos, intolerantes à glicose e resistentes à insulina. Além disso, apresentaram aumento na massa da ilhota e das células β. A secreção de insulina estimulada por 11.1 mM de glicose na presença de CCh, PMA, Forskolin ou IBMX foi significativamente maior no grupo CAF SHAM em relação ao grupo CTL. A DDJ não alterou o peso corporal, mas normalizou a glicemia, insulinemia, a RI e diminuiu a massa das ilhotas e das células β. A secreção de insulina estimulada pelos diferentes secretagogos também foi normalizada no grupo CAF DDJ. A expressão proteica da GCK, PKC, PKA e sintaxina não foi alterada no grupo CAF SHAM em relação ao CTL, todavia a expressão do receptor M3 foi reduzida. A DDJ não influenciou na expressão dessas proteínas. Em conclusão, a cirurgia de DDJ normalizou a glicemia, a insulinemia e a RI, reduziu a massa das ilhotas e das células β bem como, normalizou a secreção de insulina via PKC e PKA.

Trombocitopenia e diminuição da função plaquetária são achados comuns em pacientes picados por serpentes do gênero Bothrops. Sabe-se que o veneno de Bothrops jararaca (VBj) apresenta compostos com características pró e anti-agregantes plaquetárias, porém existem poucos estudos sobre a influência do veneno total assim como das principais famílias de proteínas que o compõem sobre as funções plaquetárias. A utilização de modelos experimentais é essencial para entender as desordens plaquetárias em humanos que culminam em sangramentos diversos. Portanto, o objetivo deste estudo foi (i) comparar as respostas ex vivo de plaquetas lavadas de humanos e de camundongos frente ao VBj, assim como entender a participação de serinaproteinases (SVSP) e metaloproteinases (SVMP) presentes no veneno sobre a agregação dessas plaquetas; e (ii) delimitar dentro do complexo proteico do veneno os compostos que induzem a trombocitopenia em camundongos após 3 horas do início do envenenamento botrópico. As plaquetas lavadas de humanos e camundongos BALB/c, C57BL/6 e do mutante natural pérola (Ap3b1-/-) apresentaram respostas de agregação máxima ao VBj na concentração de 24,4 ?g/mL, porém esta concentração provocou uma agregação menos intensa em plaquetas humanas quando comparada àquela observada nas linhagens BALB/c e C57BL/6. Mesmo em plaquetas de camundongos pérolas, deficientes em corpos densos plaquetários, o VBj se mostrou um potente agonista, promovendo a agregação plaquetária sem a necessidade da secreção do conteúdo granular. A ação agonista do veneno promoveu a secreção de ATP presente nos corpos densos plaquetários de humanos e das linhagens BALB/c e C57BL/6 de forma tão intensa quanto à provocada pela trombina, assim como a secreção de PF4 presente nos grânulos ? de plaquetas humanas e de camundongos BALB/c. Já em relação à secreção lisossomal, observou-se que as plaquetas humanas secretam níveis mais baixos de ?-hexosaminidase quando estimuladas com VBj do que pela trombina, enquanto que em plaquetas de camundongos BALB/c a secreção lisossomal ao VBj foi superior à constatada com a trombina. Os baixos níveis de lactato desidrogenase (LDH) no sobrenadante das plaquetas estudadas mostraram ausência de atividade direta citotóxica pelo VBj. Para verificar se as principais classes de famílias de enzimas do VBj, SVMP e SVSP, estavam envolvidas na ativação plaquetária ex vivo, elas foram inibidas com Na2EDTA (13 mM) e AEBSF (8 mM), respectivamente. Observou-se que em plaquetas humanas as serinaproteases são importantes para a agregação ex vivo, enquanto a agregação das plaquetas de camundongos BALB/c foi independente dessa classe de toxinas. Os resultados dos ensaios in vivo demonstraram que as proteínas do VBj com peso molecular inferior a 50 kDa (UF < 50 kDa) são importantes para o estabelecimento da trombocitopenia em camundongos BALB/c que receberam essa fração por via subcutânea e que esse quadro é independente de manifestações hemorrágicas e do desenvolvimento de coagulopatia durante o envenenamento botrópico. A caracterização dos compostos presentes no UF < 50 kDa foi realizada por espectrometria de massas e foi observada a presença predominante de metaloproteinases (37%) e proteínas similares às lectinas do tipo-C (33%), enquanto serinaproteases (17%), fosfolipases A2 (10%) e outros compostos (3%) somaram 30% da fração UF < 50 kDa. Em conclusão, o veneno é um potente agonista plaquetário que promove agregação, aglutinação e secreção de plaquetas humanas e de camundongos, independente da secreção de corpos densos plaquetários, e a fração do veneno responsável pela trombocitopenia em camundongos BALB/c tem peso molecular menor que 50 kDa / Thrombocytopenia and platelet dysfunction are common findings in patients bitten by Bothrops jararaca snakes. Pro- and anti-aggregating toxins have been isolated from Bothrops jararaca venom (BjV), but only few studies have been carried out about the effects of crude BjV and its main families of enzymes on platelet function ex vivo, as well as to understand their relevance to the pathophysiological events that occur during B. jararaca envenomation. Animal models have been used to understand platelet disorders in humans that culminate in bleeding manifestations. Thus, the aim of this study was to investigate (i) the effects of BjV, and snake venom serine proteinases (SVSP) and snake venom metalloproteinases (SVMP) contained therein, on aggregation and secretion in suspensions of washed human and mouse platelets, and (ii) to determine the BjV fractions, obtained by ultrafiltration, that induce thrombocytopenia in BALB/c mice after 3 h of administration of Bothrops envenomation. Washed platelets from humans and BALB/c, C57BL/6 and pearl (Ap3b1-/-) mice showed maximal aggregation responses to BjV at the concentration of 24.4 ?g/mL. However, this concentration aggregated less intensely platelets from humans than BALB/c or C57BL/6 mice. Even in pearl mouse platelets, which are deficient in dense bodies, BjV proved to be a potent agonist, promoting platelet aggregation without the requirement of granule content secretion. Nonetheless, BjV induced secretion of ATP, present in dense bodies, and PF4, present in ? granules, in the same extent as thrombin, from platelets of humans and mice. In regard to lysosomal secretion, it was observed that human platelets secreted low ?-hexosaminidase levels when stimulated by BjV than thrombin, whereas in BALB/c platelets higher secretion was induced by BjV than by thrombin. Release of lactate dehydrogenase (LDH) was similar between BjV and thrombin, evidencing the absence of cytotoxic activity by BjV on platelets. Inhibition of SVMP and SVSP, using Na2EDTA (13 mM) and AEBSF (8 mM), respectively, demonstrated that SVSP are important for ex vivo aggregation only in human platelets, whilst BALB/c platelet aggregation was independent of both of them. In in vivo studies, only BjV toxins with molecular weight less than 50 kDa (UF50) caused thrombocytopenia when administered s.c. to BALB/c mice, and it was independent of hemorrhagic manifestations and consumptive coagulopathy. Characterization by mass spectrometry of these toxins present in UF50 showed the predominant presence of SVMP (37%) and type-C lectin proteins (33%) were observed, while SVSP (17%), phospholipases A2 (10%) and other proteins (3%) accounted for the remaining toxins in UF50. In conclusion, BjV is a potent platelet activating agent that promotes aggregation, agglutination and secretion of human and mouse platelets, independent of secretion of dense platelet bodies, and the fraction of venom responsible for thrombocytopenia in BALB / c mice has a molecular weight less than 50 kDa