Orientadores: Marcos Antônio Machado, Alessandra Alves de Souza / O último capítulo está em inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T01:07:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarianadeSouzae_D.pdf: 4833630 bytes, checksum: 8baede33597b26761daf544db4af1291 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Xylella fastidiosa é o agente causal da clorose variegada dos citros (CVC), da doença de Pierce em videiras e doenças em muitas outras culturas. Com o seqüenciamento completo do genoma de várias linhagens deste organismo, a função de cada gene , principalmente os ligados à virulência ainda estão pouco caracterizados. A fixação da X. fastidiosa nos vasos do xilema e no canal alimentar dos insetos vetores, cigarrinhas, é necessária para a virulência, formação de biofilme e transmissão desta bactéria. Uma vez que o gene pilC esta envolvido na formação do pili tipo IV e este por sua vez é importante na motilidade e formação do biofilme, neste presente trabalho é mostrado dados fenotípicos obtidos com a interrupção de pilC na linhagem J1a12 de X. fastidiosa. A interrupção do gene pilC na linhagem J1a12 foi obtida por recombinação homóloga utilizando o plasmídeo pUCBM21oriC. Reação de polimerase em cadeia (PCR) e análises por Southern blot dos mutantes indicaram que o gene cromossômico foi substituido pelo gene truncado e com isso a produção da proteína correspondente, PilC, não foi indicada pelo Westen blot. Microscopia eletrônica de varredura transmissão revelou que o tamanho e o número das fímbrias foi reduzido para os mutantes de pilC de X. fastidiosa. Esses mutantes não mostraram capacidade de colonização das regiões acima do ponto de inoculação dos vasos do xilema da planta de laranja Pêra e, além disso, não apresentaram formação de biofilme. No estudo da formação do biofilme, a caracterização da expressão de proteínas foi realizada através do uso da eletroforese de primeira e segunda dimensão e a espectrometria de massa encontramos um total de 456 proteínas expressas na condição de biofilme maduro e 387 proteínas no crescimento planctônico, sendo que, o biofilme apresentou 37% (ou 144 proteínas) diferencialmente expressas em relação ao crescimento planctônico. As alterações encontradas no estado fisiológico das células em biofilme podem ser explicadas pela diferença no padrão de proteínas encontrado. Essas proteínas são produtos correspondentes à 31 genes presentes no biofilme maduro da linhagem isolada de citros 9a5c, esses foram envolvidos na adaptação, no metabolismo e na adesão dessa bactéria. Foi observado superexpressão de genes relacionados ao quorum sensing, comprovando a existência da comunicação entre células e com isso, o desenvolvimento da estruturação do biofilme (biofilme maduro) levando à obstrução dos vasos e desenvolvimento da doença / Abstract: Xylella fastidiosa is the causal agent of citrus variegated chlorosis (CVC), Pierce's disease in grapevines and other diseases in many crops. With the full genome sequencing of several strains of this organism, the function of each gene, particularly those related to virulence are still poorly characterized. The setting of X. fastidiosa in xylem vessels and the alimentary canal of insects, leafhoppers, is required for virulence, biofilm formation and transmission of this bacterium. Once the gene is involved in the formation pilC of type IV pili and this in turn is important in motility and biofilm formation, this work is shown in this phenotypic data obtained with the interruption in the strain of pilC J1a12 X. fastidiosa. The interruption of the gene pilC in the strain J1a12 was obtained by homologous recombination using the plasmid pUCBM21oriC. Polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot analysis of mutants indicated that the chromosomal gene was replaced by the truncated gene and thereby producing the corresponding protein, PilC was not indicated by Western blot. Scanning transmission electron microscopy revealed that the size and number of fimbriae was reduced for the mutants of pilC X. fastidiosa. These mutants showed no ability to colonize the region above the inoculation of the plant xylem vessels of Pera and, moreover, did not show biofilm formation. In the study of biofilm formation, the characterization of protein expression was performed by using electrophoresis of first and second dimension and mass spectrometry we found a total of 456 proteins expressed in condition of mature biofilm and 387 proteins in planktonic growth, and , the biofilm showed 37% (or 144 proteins) differentially expressed in relation to planktonic cells. The changes found in the physiological state of cells in biofilm can be explained by the difference in the pattern of proteins found. These proteins are products corresponding to 31 genes present in the mature biofilm of strain isolated from citrus 9a5c, they were involved in the adaptation, metabolism and adhesion of bacteria. We observed overexpression of genes related to quorum sensing, proving the existence of communication between cells and thus, the development of the biofilm structure (mature biofilm) leading to obstruction of vessels and development of disease / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Xylella fastidiosa is a small, xylem-limited bacterium that causes a number of diseases in over 100 species of plants. Many of the species infected are economically important (such as coffee, grapevines, citrus, and almond) and billions of dollars worldwide are lost annually due to X. fastidiosa infection of crops. The bacterium colonises both plant and insect hosts, using the insect host to transfer it from plant to plant. Sequencing of the X. fastidiosa genome in 2000 discovered that while the genome is reduced, it contains a high number of putative bifunctional enzymes. One of these enzymes, aspartate kinase:diaminopimelate decarboxylase (AK:DapDc), occurs in only a handful of species and is predicted to catalyse the first and last steps of lysine biosynthesis. This study reports the first experimental characterisation of this enzyme. AK:DapDc was over-expressed in the pET30dSE plasmid in Escherichia coli BL21 DE3 cells. It was purified by Ni2+ His-Trap chromatography followed by size exclusion chromatography. Homology models of AK:DapDc were created in SWISS-MODEL, which indicate homology with the aspartate kinase from Arabidopsis thaliana and the diaminopimelate decarboxylase from E. coli. Circular dichroism, and analytical ultracentrifugation were used to obtain information about the secondary and quaternary structure of AK:DapDc. This data, in combination with the homology models, suggests that AK:DapDc exists as a dimer or tetramer in solution. A coupled enzyme assay to assay for diaminopimelate decarboxylase activity has been set up, and preliminary crystal screens have been carried out.

Orientador: Francisco Javier Medrano Martin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_Kelly_D.pdf: 4767617 bytes, checksum: 886f6b5d543544a3913da5d9e5dae0bb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Aminopeptidases realizam a clivagem de resíduos de aminoácidos de peptídios e proteínas. Elas estão presentes em todos os organismos e desempenham importantes papéis em processamento de alimentos, maturação de proteínas pela eliminação do resíduo de metionina Nterminal, patogenicidade e muitos outros processos celulares. Neste trabalho foi realizada a clonagem, expressão, purificação e caracterização de uma prolina iminopeptidase de Xylella fastidiosa(Xf1510) e de uma aminopeptidase de Xanthomonasaxonopodispv. citri (Xac2987). Estes dois genes foram anotados como prováveis prolina iminopeptidases. Ambos foram clonados em vetor de expressão pET15b, expressados em Escherichiacoli, e purificados na fração solúvel em um passo por cromatografia a metal imobilizado (IMAC). Ensaios de atividade enzimática confirmaram que a Xf1510 é uma prolina iminopeptidase, e que a Xac2987 é uma aminopeptidase de amplo espectro e não uma prolina iminopeptidase como foi anotada no banco de dados, sendo capaz de catalisar a remoção de diferentes aminoácidos de substratos sintéticos. Os espectros de dicroísmo circular das enzimas mostram que ambas podem ser incluídas na família das a/ß a/ß hidrolases e que estão enoveladas. A proteína Xf1510 apresenta maior atividade na faixa de pH entre 7,5 e 8,5. A temperatura ótima para hidrólise de prolina foi 45ºC. O pH ótimo para a atividade enzimática da proteína Xac2987 foi encontrado na faixa de pH de 6,5 e 7,5; sendo o pH ótimo 6,6. Neste pH a temperatura ótima para a hidrólise de alanina foi encontrada à 40ºC. Estudos estruturais com relação ao pH e estabilidade térmica das proteínas foram acompanhados por dicroísmo circular. Estudos de desnaturação térmica e química indicam que as proteínas Xf1510 e Xac2987 apresentam estados intermediários antes de atingirem o desenovelamento máximo / Abstract: Aminopeptidases release the Nterminal amino acid residue from polypeptides and proteins. They are present in all organisms and play several important roles in food processing, maturation of proteins by elimination of the Nterminal methionine, pathogenicity and many other cellular processes. We report here, the cloning, expression, purification and characterization of a proline iminopeptidase from X.fastidiosa(Xf1510) and a broad specificity aminopeptidase from X.axonopodispv. citri(Xac2987). These two genes have been annotated as putative proline iminopeptidase. Both genes were cloned into the pET15b expression vector, expressed in Escherichia coli, and purified to apparent homogeneity in one step by IMAC. The protein was expressed in the soluble fraction and could be purified in one step by IMAC. Enzymatic assays confirmed Xf1510 as a PIP, and Xac2987 as a broad spectrum aminopeptidase, being able to catalyze the removal of different synthetic substrates. The circular dichroism spectrum allowed us to classify the proteins as part of the a/ß hydrolyses family. Structural studies with pH dependence and thermal stability were preformatted by circular dichroism. The Xf1510 protein presents greater activity in the range of pH between 7,5 and 8,5. The optimum temperature for prolina hydrolysis was 45ºC. The pH optimum for the enzymatic activity of the Xac2987 protein was found in the range of pH of 6,5 and 7,5; being pH optimum 6,6. In this pH the temperature for alanine hydrolysis was found to 40ºC. Structural studies with regard to pH and thermal stability of proteins had been followed by circular dichroism. Studies of thermal and chemical denaturation indicate that the proteins Xf1510 and Xac2987 present intermediate states before reaching the maximum unfolding / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Submitted by Alisson Mota (alisson.davidbeckam@gmail.com) on 2015-07-10T20:45:14Z No. of bitstreams: 1 Tese- Tatiana da Costa Jansen.pdf: 9287267 bytes, checksum: 5acef6d7e086380870298a29736c4242 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-13T14:22:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese- Tatiana da Costa Jansen.pdf: 9287267 bytes, checksum: 5acef6d7e086380870298a29736c4242 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-13T14:27:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese- Tatiana da Costa Jansen.pdf: 9287267 bytes, checksum: 5acef6d7e086380870298a29736c4242 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-13T14:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese- Tatiana da Costa Jansen.pdf: 9287267 bytes, checksum: 5acef6d7e086380870298a29736c4242 (MD5) Previous issue date: 2008-09-08 / SUFRAMA - Superintendência da Zona Franca de Manaus / The Chlorosis Variegad of Citrus (CVC) popularly known as small yealow is a disease that is attacking the Brazilian orchards since 1987, with the causal agent the bacterium Xylella fastidiosa that colonizes the xilematic vessels mainly of sweet oranges (Citrus sinensis). In the states of São Paulo and Minas Gerais the disease has great impact especially in the north, northeastern state of Sao Paulo and Minas Gerais triangle, regions of warm climate where the bacteria presents major conditions for growth in xilematic vessels. There were isolated strains of X. fastidiosa of thirteen municipalities between Sao Paulo and Minas Gerais. The strains of X. fastidiosa in seedlings were inoculated in a greenhouse where there are differences in symptoms of plants and bacterial virulence. Among those inoculated strains of the municipalities Neves Paulista, Matão, Jeriquara and had greater frequency of symptoms, since the municipality Capela do Alto, southern state of São Paulo had the lowest frequency of symptoms. The CVC has been detected in several Brazilian states, but no reports of the occurrence of CVC had been done to the state of Amazonas, where the cultivation of citrus is being commercially exploited by at least three decades. An evaluation sample was held in Manaus, President Figueiredo, Itacoatiara, Balbina and Rio Preto da Eva, in the period August to December 2003, March to December 2004 and 2005 and January to March 2006. Were observed symptoms of CVC in sheets, as chlorotic spots arranged in front of leaves and straw color injuries in the back. Collected up 10 leafs of each plant for the isolation of the bacterium, extracting DNA and PCR specific for the identification and confirmation of the occurrence of the pathogen. According to the results presented were unable to detect the occurrence of CVC of citrus orchards in the state of Amazonas. / A Clorose Variegada do Citros (CVC) popularmente conhecida como amarelinho é uma doença que vem atacando os pomares brasileiros desde 1987, tendo como agente causal a bactéria Xylella fastidiosa que coloniza os vasos xilemáticos principalmente das laranjas doces (Citros sinensis). A doença apresenta grande incidência principalmente nas regiões norte, nordeste do estado de São Paulo e triangulo mineiro, regiões de clima quente onde a bactéria apresenta maiores condições de crescimento nos vasos xilemáticos. Foram isoladas cepas de X. fastidiosa de treze municípios entre São Paulo e Minas Gerais. As cepas de X. fastidiosa foram inoculadas em seedlings em casa de vegetação onde verificou-se diferenças na sintomatologia das plantas e na virulência bacteriana. Dentre as cepas inoculadas as dos municípios de Neves Paulista, Matão e Jeriquara apresentaram maior freqüência de sintomas, já o município de Capela do alto, sul do estado de São Paulo apresentou a menor. A CVC já foi detectada em vários estados brasileiros, mas nenhum relato da ocorrência da CVC havia sido feito para o estado do Amazonas, onde a cultura do citros vem sendo explorada comercialmente por pelo menos três décadas. Uma avaliação amostral foi realizada em Manaus, Presidente Figueiredo, Itacoatiara e Rio Preto da Eva, no período de agosto a dezembro de 2003, março a dezembro de 2004 e 2005 e janeiro a março de 2006. Foram observados sintomas de CVC em folhas, como, manchas cloróticas dispostas na parte anterior das folhas e lesões cor palha na parte posterior. Coletaram-se 10 folhas de cada planta para o isolamento da bactéria, extração de DNA e PCR específico, para a identificação e confirmação da ocorrência do patógeno. Foram encontrados sintomas de CVC em várias localidades do estado do Amazonas, Manaus, Presidente Figueiredo e Rio Preto da Eva, as amostram sintomáticas foram confirmadas por PCR e através do isolamento da bactéria X. fastidiosa. De acordo com os resultados apresentados foi possível detectarmos a ocorrência de CVC nos pomares de citros do estado do Amazonas.

A bactéria Xylella fastidiosa (X. fastidiosa) é um patógeno de planta que causa a clorose variegada dos citros, também conhecida como amarelinho. Xylella fastidiosa é uma bactéria limitada ao xilema, sendo transmitida de planta a planta através de insetos vetores. Através da determinação experimental da seqüência primária de algumas proteínas marcadamente expressas pela X. fastidiosa e a comparação destas com seqüências de ácidos nucléicos do genoma identificou entre elas três ORFs codificadoras de proteínas que podem estar relacionadas à patogenicidade desta bactéria no seu hospedeiro. No entanto, a função biológica destas proteínas ainda não foi funcionalmente caracterizada. Para investigar o papel biológico e realizar estudos de estrutura e função, as ORFs correspondentes as proteínas hidroxinitrila liase, corismato sintase e proteína D do sistema de transporte e secreção Tat foram clonadas, seqüenciadas e expressas em Escherichia coli. As proteínas recombinantes expressas foram purificadas por cromatografia de afinidade e suas identidades verificadas por seqüenciamento. As proteínas purificadas foram encontradas como uma única banda em SDS-PAGE. As proteínas recombinantes, pela primeira vez isoladas, foram caracterizadas em termos de estabilidade conformacional e comportamento estrutural frente a mudanças de pH e temperatura utilizando-se as espectroscopias de dicroísmo circular e fluorescência. O sucesso na construção do gene sintético e na clonagem em vetores de expressão de E. coli resultou em quantidade satisfatória de expressão das proteínas recombinantes. Duas delas apresentaram-se na formas solúveis, facilmente purificadas e ativas e permitindo suas caracterizações. / Xylella fastidiosa is the causal agent of citrus variegated chlorosis, also known as \"amarelinho\". Xylella fastidiosa inhabits exclusively the xylem vessels, and is transmitted by sharpshooter vectors. The experimental determination of the primary sequence of some markedly expressed proteins for X. fastidiosa and the comparison with the nucleic acids sequence of its genome aided the identification of three of them as being proteins involved in host pathogenicity. However, the biological role of these proteins should be assigned experimentally. In order to investigate the biological role, function and structure, ORFs corresponding to hydroxynitrile liase, chorismate synthase and type V secretory pathway proteins were cloned, sequenced and expressed in Escherichia coli. The expressed recombinant proteins were purified by immobilized metal affinity chromatography (Ni-NTA resin) and their identities were verified by protein sequencing. The purified proteins were found as a single band on SDS-PAGE. The successful cloning and heterologous expression of recombinant HNL in E. coli resulted in a satisfactory amount of expressed protein. Two of the expressed recombinant proteins were soluble, easily purified, and isolated in an active form. X. fastidiosa recombinant proteins, for the first time isolated, were characterized according to enzyme conformational stability and structural behavior as a function of pH and temperature using circular dichroism and fluorescence spectroscopy.

Gram-negativas e é utilizado por diversos patógenos para colonizar seus hospedeiros, sendo o primeiro passo do processo de desenvolvimento do biolfilme. Uma variedade de apêndices celulares e proteínas está envolvida na adesão bacteriana, tais como pili, fimbrias, adesinas fimbriais e afimbriais. O fitopatógeno Xylella fastidiosa, agente causal de importantes doenças como a doença de Pierce de videiras, a clorose variegada dos citros e a síndrome do rápido declínio de oliveiras, possui em sua superfície várias dessas estruturas que são potencialmente responsáveis pela colonização eficiente de insetos-vetores e plantas hospedeiras. Entre as adesinas afimbriais codificadas no genoma dessa bactéria, três XadA (XadA1, Hsf/XadA2 e XadA3) são classificadas como autotransportadores triméricos. Dados da literatura sugerem que XadA1 e XadA2 são importantes para a formação do biofilme, porém a função de XadA3 ainda não havia sido investigada. Nesse trabalho, tivemos como objetivo caracterizar bioquímica e funcionalmente a proteína XadA3 e obter informações adicionais sobre o papel desempenhado por XadA1 e XadA2 na adesão e virulência de X. fastidiosa. Utilizando imunodetecção com um anticorpo policlonal anti-XadA3 por nós obtido, demonstramos que essa proteína localiza-se na superfície bacteriana e medeia a adesão intercelular. A caracterização dos fenótipos de mutantes de deleção de cada um dos genes das adesinas XadA revelou que o mutante ΔxadA3 tem reduzida capacidade de agregação celular e formação de biofilme quando comparado tanto aos mutantes ΔxadA1 e ΔxadA2 como à cepa selvagem Temecula. A deleção dos genes xadA afeta marginalmente o perfil de expressão gênica global avaliado através de RNAseq das cepas mutantes comparativamente à cepa selvagem, porém destaca-se, nas cepas mutantes, o aumento nos níveis dos transcritos de lipases/esterases. Já foi descrito que essas enzimas parecem atuar na degradação do tecido vegetal associada aos sintomas da doença de Pierce de videiras. A deleção de xadA3 resulta em um fenótipo de hipervirulência em videiras, mas também de deficiência de transmissão pelo inseto-vetor. O conjunto dos resultados obtidos nesse trabalho evidenciam o importante papel desempenhado pelas adesinas XadAs, particularmente XadA3, na adesão intercelular, no desenvolvimento do biofilme e na virulência de X. fastidiosa. / Adhesion is a widely conserved mechanism of virulence among Gram-negative bacteria that is used by several pathogens to colonize their hosts, being the first step in biolfilm development. A variety of appendages and proteins are involved in bacterial adhesion, such as pili, fimbriae, fimbrial and afimbrials adhesins. The phytopathogen Xylella fastidiosa, causal agent of important diseases such as Pierce\'s disease of grapevines, citrus variegated chlorosis and olive quick decline syndrome, harbours on its surface several of these structures that are potentially responsible for efficient colonization of insect vectors and plant hosts. Among the afimbrial adhesins encoded in the genome of this bacterium, three XadAs (XadA1, Hsf/XadA2 and XadA3) are classified as trimeric autotransporters. Data from the literature suggest that XadA1 and XadA2 are important for biofilm formation, but XadA3 function has not been yet investigated. In this work, we aimed to biochemically and functionally characterize the XadA3 protein and gather additional information about the role played by XadA1 and XadA2 in X. fastidiosa adhesion and virulence. Using immunodetection with a polyclonal anti-XadA3 antibody, we have demonstrated that this protein localizes to the bacterial surface and mediates intercellular adhesion. Phenotypic characterization of the deletion mutants of XadA adhesins encoded genes revealed that the ΔxadA3 mutant has reduced cell aggregation capacity and biofilm formation when compared to both ΔxadA1 and ΔxadA2 mutants as well as to Temecula wild type strain. Deletion of the xadA genes marginally affects the global gene expression profile assessed by RNA-seq of the mutant strains compared to the wild-type strain, eventhough an increase in lipase/esterase transcripts levels was observed in the mutant strains. It has been reported that these enzymes appear to participate in the degradation of plant tissue that is associated with symptoms of Pierce\'s disease of grapevines. The deletion of xadA3 results in a phenotype of hypervirulence in grapevines but also of deficiency in insect-vector transmission. The results obtained in this work evidenced the important role played by XadAs adhesins, particularly XadA3, in X. fastidiosa intercellular adhesion, biofilm development and virulence.

Muitas das proteínas de valor biomédico relevante são encontradas em baixas concentrações em suas fontes nativas. O alto nível de expressão de proteínas recombinantes em E. coli, muitas vezes gera o acúmulo de proteínas como agregados insolúveis no citoplasma e/ou periplasma da bactéria, denominados de corpos de inclusão (CI). A alta pressão tem sido amplamente utilizada no estudo da conformação das proteínas,ela modula as interações proteína-proteína e proteína-solvente através de mudanças no volume das mesmas, promovendo a entrada de água nas cavidades não expostas da molécula e promovendo hidratação e solubilização dos agregados. O presente trabalho teve como objetivo a renaturação de proteínas recombinantes expressas como CI em Escherichia coli usando alta pressão hidrostática como condição branda de dissociação dos agregados. As tiorredoxinas TsnC e TrxA, a proteína YbbN e a proteína comigratória com bacterioferritina (Bcp), todas de Xylella fastidiosa, foram estudadas neste trabalho. As condições de renaturação foram otimizadas, utilizando-se diferentes proporções do par redox, concentrações de GdnHCl, presença de aditivos e esquemas de descompressão. Para a quantificação e análise da eficácia do processo de renaturação das proteínas sob pressão foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura dos CI e de SDS-PAGE, e ensaios de atividade enzimática das proteínas. A TsnC foi renaturada em Tris HCl 50 mM com proporção de 10GSH:1GSSG em concentração final de 10 mM, 0,75 M GdnHCl, na presença de 0,5 M de Triton-X e a pressão utilizada foi de 2,4 kbar por 1 hora e 30 minutos seguida de descompressão direta e incubação por 16 horas em pressão atmosférica. O rendimento final de obtenção de TsnC solúvel foi altíssimo, de até 89,9%. A renaturação de proteína YbbN, nunca antes descrita, foi obtida em tampão de renaturação Tris HCl 50 mM, na presença de 0,5 M de L-Arginina e a pressão utilizada foi de 2,4 kbar por 1 hora e 30 minutos seguida de descompressão direta e incubação por 16 horas em pressão atmosférica. A proteína YbbN, que apresentou atividade de tioredoxina, foi renaturada com rendimento de até 98% a partir da proteína insolúvel nos CI. Foi possível a solubilização da tiorredoxina TrxA e Bcp sob alta pressão hidrostática em tampão de renaturação Tris HCl 50 mM, utilizando diferentes proporções do par redox na concentração final de 10 mM e 1,5 M de GdnHCl, porém não foi possível obter a atividade biológicas destas proteínas. Mostramos também que a L-Arginina apresenta efeito auxiliar na solubilização dos CI induzida pela alta pressão, e ao mesmo tempo se mostrou altamente protetora contra a inativação da atividade da YbbN promovida pela incubação em altas temperaturas, o que sugere que a presença deste aminoácido pode ter alta aplicabilidade juntamente com a aplicação de altas pressões para elevar os rendimentos de renaturação de proteínas recombinantes a partir de CI. / Many of the relevant proteins are found in low concentrations in their native sources. The high level expression of recombinant heterologous proteins in Escherichia coli often causes their accumulation as insoluble aggregates in the cytoplasm or periplasm of bacteria in a mainly inactive form, known as inclusion bodies (IB). The high pressure has been widely used to study the conformational states of proteins. It modulates the protein-protein and protein-solvent interactions by changing the volume of the system, promoting the entrance of water into the cavities unexposed to water, exposing hydrophobic regions and promoting solubilization of the aggregates. The present study aimed to refold recombinant proteins expressed in E. coli as IB using high hydrostatic pressure as a mild condition for IB dissociation. The thioredoxins TsnC, TrxA and Ybbn and the protein comigratory with bacterioferritin (Bcp) of Xylella fastidiosa were studied in this work. The conditions for refolding were optimized for proportions of the redox pair, GdnHCl concentration, presence of additives and schemes for decompression. To analyze the effectiveness of the process of refolding under pressure we have used, scanning electron microscopy of the IB and SDS-PAGE and enzymatic activity assays for quantification and analysis of the solubilized proteins. The TsnC was renatured in 50 mM TrisHCl at a ratio of 10GSH: 1GSSG in 10 mM final concentration, 0.75 M GdnHCl in the presence of 0.5M Trito X-100 and application of 2.4 kbar for 1.5 hours, followed by direct decompression and incubation for 16 h at atmospheric pressure. The final yield of soluble and biological active TsnC was very high, up to 89,9%. The refolding of protein YbbN was obtained by application of 2.4 kbar for 1.5 h to an IB suspension in buffer 50 mM Tris HCl, in the presence of 0.5 M L-arginine, followed by direct decompression and incubation for 16 h at atmospheric pressure. We also show that L-arginine had a highly protective effect on the inactivation of biological activity of YbbN promoted by incubation at high temperatures.The final yield of refolded YbbN, that present thioredoxin activity, was also very high: 98%. TrxA and Bcp thioredoxins were solubilized at 2.4 kbar and step decompression. However, these proteins did not present biological activity. We also show that L-arginine has an auxiliary effect on the solubilization of IB induced by high pressure, while its presence proved highly protective against inactivation of the enzymatic activity promoted by incubation at high temperatures. These results suggest that the presence of this amino acid can have high applicability to increase the yield of refolding of recombinant proteins from the IC at high pressure.

O ferro é essencial para a sobrevivência das bactérias, estando envolvido em vários processos metabólicos. Apesar de sua baixa solubilidade, as bactérias dispõem de sistemas eficientes e específicos para captação, utilização e armazenamento desse metal, ao mesmo tempo controlando adequadamente a concentração de ferro livre no meio, para evitar seus potenciais efeitos tóxicos. Xylella fastidiosa é uma bactéria gram-negativa que coloniza o xilema de uma diversidade de plantas cultivadas e silvestres em várias partes do mundo, sendo o agente causador de uma série de doenças em plantas economicamente importantes como citros, videiras e café. Alguns mecanismos de virulência de X. fastidiosa já foram elencados, entre esses a formação de biofilme, que promoveria a oclusão do xilema e consequente estresse hídrico para a planta. Postula-se que a captação de ferro por X. fastidiosa, causando redução da concentração desse metal no xilema das plantas infectadas, seja uma das estratégias utilizadas pela bactéria em seu processo de infecção. Nosso objetivo neste trabalho foi de investigar o processo de captação de ferro por X. fastidiosa e avaliar em maior detalhe o efeito da concentração de ferro no crescimento e na expressão de fatores de virulência dessa bactéria, expandindo os estudos anteriormente realizados em nosso grupo. Para tal propusemos: (i) avaliar a capacidade de X. fastidiosa produzir sideróforos, pequenas moléculas quelantes de ferro; (ii) investigar, em condições de cultivo com diferentes concentrações de ferro, o perfil de expressão de alguns genes de X. fastidiosa que possam ser integrantes do stimulon do ferro; (iii) analisar o efeito da concentração de ferro no crescimento e formação de biofilme por X. fastidiosa. Observamos que X. fastidiosa parece produzir um composto quelante de ferro que pode ser um sideróforo e elencamos alguns genes que poderiam estar envolvidos na síntese desse composto. Confirmamos que ferro é necessário para o crescimento de X. fastidiosa, sendo que em alta concentração de ferro foi observada maior deposição de biofilme pela cultura bacteriana. Interessantemente também foi observado que as células crescidas em meio com pouco ferro secretaram mais exopolissacarídeos totais na fração do biofilme, o que estabelece uma relação entre as concentrações de ferro no meio com a expressão de um fator de virulência essencial para o desenvolvimento da infecção por X. fastidiosa. / Iron is an essential nutrient for bacteria, being involved in many metabolic processes. Despite its low solubility, bacteria present efficient and specific systems for uptake, utilization and storage of iron, meanwhile controlling metal concentration adequately to prevent potential toxic effects of free iron. Xylella fastidiosa is a Gram-negative bacterium which colonizes the xylem of a wide range of crops and wild species of plants worldwide. This bacterium is the agent of several diseases affecting economically important crops, such as citrus, grapevine and coffee. Among the proposed X. fastidiosa virulence mechanisms is the formation of biofilm which may occlude xylem vessels causing hydric stress. It is postulated that iron uptake might cause reduction of its concentration within the xylem of infected plants therefore constituting a virulence strategy during bacterial infection process. Our aims in this work were to investigate the process of iron uptake in X. fastidiosa and to evaluate the effect of iron concentration in the growth and morphology of this bacterium, expanding previous studies. For this we set to: (i) investigate the capacity of X. fastidiosa in producing siderophores, small biomolecules utilized for iron quelation; (ii) evaluate, under culture conditions at different iron concentrations, the expression profile of candidate genes that might be part of the iron stimulon; (iii) analyse the effect of iron concentration in growth and biofilm formation of X. fastidiosa. We observed that X. fastidiosa seems to produce a compound with iron quelating ability, such as a siderophore, and we point to a group of genes that might be involved in the synthesis of this compound. We confirmed that iron is necessary for growth of X. fastidiosa. At high concentrations of iron we observed higher biofilm production. Interestingly, we also observed that when grown in low iron concentration, X. fastidiosa secretes more exopolysaccharides (EPS) associated with the biofilm, suggesting a link between iron concentration and expression of an essential virulence factor to the infection process of X. fastidiosa.

Orientador: Mônica Alonso Cotta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T02:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monteiro_MoniellenPires_D.pdf: 5193520 bytes, checksum: fab290a9074ae3dd188d4ebb636ff0e7 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Nesta tese investigamos processos de adesão da Xylella fastidiosa, bactéria gram-negativa, fitopatógena, que forma biofilmes no xilema de plantas. O trabalho teve como objetivos entender alguns aspectos do processo de adesão bacteriana e do mecanismo de transporte de células e biofilmes em sistemas que simulam os vasos do xilema. Consideramos em particular as estratégias utilizadas pela X.fastidiosa para aderir à superfície, dentre elas, a secreção de substâncias poliméricas extracelulares (EPS), a presença de adesinas fimbriais (pili) e afimbriais (XadA1) e moléculas sinalizadoras de detecção de quórum (relacionadas à formação de agregados). Como ponto de partida quantificamos as propriedades elásticas do sistema composto pelo EPS e células bacterianas, em diferentes tempos de cultivo bacteriano. Para isso utilizamos medidas de espectroscopia de força e Raman confocal durante os estágios iniciais de adesão celular e formação de agregados. Mostramos que a rigidez do sistema célula/EPS diminui progressivamente com o aumento do tempo de crescimento bacteriano. Verificamos que existe uma mudança no valor de rigidez em diferentes partes da célula, região polar e corpo bacteriano; os menores valores de rigidez encontrados no polo sugerem uma resposta mecânica mais flexível nesta região, associada com o ponto de adesão inicial da célula à superfície. No estudo de adesão e mobilidade da X.fastidiosa, utilizamos dispositivos microfluídicos modificados quimicamente, via funcionalização de superfície (em microcanais Polidimetilsiloxano/vidro) e via introdução de molécula de detecção de quórum (em microcanais impressos em poliácido láctico), para tornar o ambiente mais próximo ao do xilema da planta. Foram feitas funcionalizações de superfície com uma celulose sintética, simulando a composição química dos vasos do xilema (majoritariamente composto por celulose), e com a adesina XadA1, e observamos os efeitos sobre a adesão, crescimento e mobilidade celular. Verificamos que a adesina XadA1 aumenta a densidade bacteriana se comparada às demais superficies, além de aumentar a força de adesão bacteriana à superfície. Quanto a inserção de molécula sinalizadora, observamos que a presença destas moléculas no cultivo bacteriano aumenta a densidade celular e altera a forma de pequenos agregados / Abstract: In this thesis we investigated the adhesion processes of Xylella fastidiosa, a gram-negative, phytopathogenic bacterium that forms biofilms in the xylem of plants. The objective of this work was the understanding of several aspects of the bacterial adhesion process, as well as the mechanism of cell and biofilm transport in systems that simulate xylem vessels. In particular, we considered the strategies used by X.fastidiosa to adhere to a surface; among them, the secretion of extracellular polymeric substances (EPS), the presence of fimbrial (pili) and afimbrial (XadA1) adhesins and quorum detection molecules (related to cluster formation). As a starting point we quantified the elastic properties of the system composed of EPS and bacterial cells, at different times of bacterial culture. For this purpose, we used force spectroscopy and confocal Raman measurements during the initial stages of cell adhesion and cluster formation. We have shown that stiffness decreases progressively with increasing bacterial growth time. We observed that stiffness values varied along different parts of the cell, polar region and bacterial body. The lower stiffness values found at the pole suggest a more flexible mechanical response in this region, associated with the initial adhesion point of the cell to the surface. For the investigation on X.fastidiosa adhesion and mobility, we used chemically modified microfluidic devices via surface functionalization (in Polydimethylsiloxane / glass microchannels) and via the introduction of a quorum detection molecule (in microchannels printed on polylactic acid) to make the environment more closely resemble the plant xylem. Surface functionalizations were performed with a synthetic cellulose, simulating the chemical composition of xylem vessels (mainly composed of cellulose), and the XadA1 adhesin, and we observed the effects on cell adhesion, growth and mobility. Our results showed that immobilized XadA1 increased the bacterial density when compared to other surfaces studied; furthermore, it increased the bacterial adhesion force to the surface. Regarding the addition of the signaling molecules, we observed that their presence in the bacterial culture increases cell density and changes the shape of small clusters / Doutorado / Física / Doutora em Ciências / 2010/51748-7 / 479486/2012-3 / FAPESP / CNPQ

A Escaldadura das Folhas da Ameixeira (EFA) é uma das principais doenças que prejudicam a produção de ameixas no Brasil. Ela é causada pela bactéria Xylella fastidiosa (Wells) cujos potenciais vetores são cigarrinhas (Hemiptera: Cercopidae e Cicadellidae, Cicadellinae). Sabe-se que existem diversas espécies de cicadelídeos e cercopídeos em pomares de ameixeira, mas faltam informações sobre as plantas hospedeiras desses insetos e sua importância epidemiológica. Esta pesquisa teve por objetivo associar as cigarrinhas potenciais vetoras com as plantas de ameixeira e com plantas infestantes da vegetação de cobertura dos pomares. Para tal, realizaram-se amostragens de cigarrinhas em três pomares de ameixeira no município de Paranapanema-SP, no período de setembro/2012 a abril/2013, usando-se três métodos distintos: a) rede de varredura em plantas infestantes; b) armadilhas adesivas amarelas colocadas na copa das ameixeiras a 0,5 e 2 m acima do solo; e c) amostragens visuais em ameixeiras e certas plantas infestantes. As cigarrinhas coletadas foram triadas e identificadas em laboratório e os resultados obtidos foram submetidos à análise faunística. Para verificar se as plantas infestantes eram hospedeiras da X. fastidiosa, experimentos de inoculação mecânica foram feitos para tentar estabelecer infecção pela bactéria nas plantas de Bidens pilosa L., Parthenium hysterophorus L., Raphanus sativus L., Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Solanum americanum Mill. e Lantana camara L. Após meses da inoculação, as plantas foram testadas por PCR e isolamento primários para detectar a infecção por X. fastidiosa. Avaliou-se, também, a ocorrência de transmissão de X. fastidiosa de ameixeiras paras plantas infestantes, por cigarrinhas sabidamente vetoras, Sibovia sagata (Signoret) e Macugonalia cavifrons (Stål). Nas amostragens com rede de varredura, encontraram-se 72 espécies de cigarrinhas associadas às plantas infestantes dos pomares de ameixeiras, pertencentes às famílias Achilidae, Cercopidae, Cicadellidae, Delphacidae, Derbidae, Dictyopharidae, Flatidae e Membracidae. As cigarrinhas foram observadas em um total de oito espécies herbáceas de dicotiledôneas e sete monocotiledôneas. As plantas infestantes que abrigam maiores números de cigarrinha são Paspalum notatum Flügge, Parthenium hysterophorus L. e Raphanus sativus L. Dentre as espécies com potencial de transmitir X. fastidiosa, o cercopídeo Deois schach (Fabricius) e o cicadelíneo Plesiommata corniculata Young predominaram nas plantas infestantes dos pomares de ameixeira, podendo ter um papel chave em uma eventual disseminação primária de X. fastidiosa dessas plantas para ameixeira. Os cicadelíneos Acrogonia citrina Marucci & Cavichioli e Oncometopia facialis (Signoret) predominaram em capturas com armadilhas adesivas amarelas na copa das ameixeiras, o que sugere sua participação na disseminação secundária de X. fastidiosa entre árvores de ameixeira. O. facialis foi visualizada nos ramos de ameixeiras e de Lantana camara L. As plantas infestantes Solanum americanum Mill e L. camara permitem colonização por X. fastidiosa após inoculação mecânica. A cigarrinha Sibovia sagata (Signoret) é capaz de transmitir X. fastidiosa de ameixeira para S. americanum. / Plum Leaf Scald (PLS) is one of the major diseases that impair the production of plums in Brazil, caused by the xylem-limited bacterium Xylella fastidiosa (Wells), whose potential vectors in plums are sharpshooter leafhoppers (Hemiptera: Cicadellidae, Cicadellinae) and spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae). A number of leafhoppers and and spittlebugs have been reported in Brazilian plum orchards, but their host plants and role in PLS epidemiology are largely unknown. The goal of this research was to investigate the association of potential hopper vectors with plum trees and weedy plants in the ground vegetation of orchards, in order to determine key vector species and weeds involved in PLS epidemiology. Therefore, a hopper survey was carried out in three plum orchards in the municipality of Paranapanema, SP, from September/2012 to April/2013, using three sampling methods: a) sweep net on weed species of the ground vegetation; b) yellow sticky cards placed on the plum canopy at 0.5 and 2 m above ground; and c) visual inspections of plum trees and some weeds. The collected hoppers were sorted and identified in the laboratory, and the data were submitted to faunistic analysis. To check if the weeds were hosts of plum strains of X. fastidiosa, bacterial suspensions were mechanically inoculated in Bidens pilosaL., Parthenium hysterophorus L., Raphanus sativus L., Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Solanum americanum Mill. Lantana camara L. The plants were assayed for infection of X. fastidiosa by PCR and culture at 2 months after inoculation. Transmission assays of X. fastidiosa from plum to weeds were carried out using two sharpshooter vectors, Sibovia sagata (Signoret) e Macugonalia cavifrons (Stål). The sweep net samplings revealed 72 species of seven hopper families (Achilidae, Cercopidae, Cicadellidae, Delphacidae, Derbidae, Dictyopharidae, Flatidae and Membracidae) associated with eight dicotyledoneous and seven monocotyledoneous weeds in the ground vegetation, with prevalence of Cicadellidae and Cercopidae. Among the potential hopper vectors, the spittlebug Deois schach (Fabricius) and the sharpshooter Plesiommata corniculata Young were predomimant species on the weed species, suggesting that they may play a key role in a possible primary spread of X. fastidiosa from weeds to plum. Paspalum notatum Flügge, Parthenium hysterophorus L. and Raphanus sativus L. were the weed species with the largest hopper populations. The sharpshooters Acrogonia citrina Marucci & Cavichioli e Oncometopia facialis (Signoret) were prevalent species trapped by the yellow sticky cards on the plum canopy, indicating that they may be involved in secondary spread of X. fastidiosa between plum trees in that region. O. facialis was visually detected on branches of plum trees and on the weed Lantana camara L. The weeds Solanum americanum Mill e L. camara allow colonization by X. fastidiosa after mechanical inoculation.The sharpshooter Sibovia sagata (Signoret) transmitted X. fastidiosa from plum to S. americanum.