As interações que ocorrem entre as bactérias e amebas podem dar-se através de relações mútuas, onde ambos os organismos se beneficiam da associação ou parasitárias em que um organismo se beneficia em detrimento do outro. A convivência de vários microrganismos que compartilham o mesmo ambiente pode produzir alterações seja no crescimento dos organismos, nos padrões de adaptação, na morfologia, no seu desenvolvimento, ou até mesmo na sua capacidade para sintetizar proteínas e metabólitos secundários. Neste estudo, é avaliada a interação entre Acanthamoeba polyphaga e Streptomyces sp. através de cocultivo, com objetivo de obter extratos brutos com ação antimicrobiana. No cocultivo, as amebas inviabilizaram na presença da bactéria. Após contato com as amebas houve alteração morfológica em Streptomyces sp. em todos os tempos de incubação, com produção de hifas, diferente do controle que permaneceu na fase de esporos. A partir do cocultivo foi possível obter extrato bruto em 50 dias, sendo avaliados em diferentes tempos de incubação (1º, 7º, 14º, 21º e 28º dias), contra bactérias multirresistentes como Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, mostrando atividade antimicrobiana, tanto no cocultivo quanto no controle. Com análise estatística foi possível verificar que os extratos produzidos em 24 horas (1º) apresentaram maior atividade, especialmente contra P. aeruginosa. Os extratos produzidos pelo cocultivo e controle se comportaram diferentemente um do outro, porém as diferenças não foram estatisticamente significativas. Em relação à biomassa produzida, foi observado maior volume de biomassa no cocultivo, do que no controle, indicando que o contato entre os dois microrganismos favoreceu a produção de massa celular, porém não houve diferença significativa, somente quando comparado entre dias. Estes resultados mostram que há interação entre Acanthamoeba e Streptomyces uma vez que, a bactéria se beneficiou da ameba auxiliando no seu desenvolvimento. Esta interação entre os microrganismos pode ser importante na modulação da produção de substâncias de ação antimicrobiana, fato que ainda necessita investigação. / The interactions that occur between bacteria and amoebas can give through mutual relations, where both organisms benefit from the association or parasitic in which one organism benefits at the expense of the other. The coexistence of various microorganisms share the same environment can produce alterations in the growth of the organisms is, patterns of adaptation in morphology, development, or even in their ability to synthesize proteins and secondary metabolites. This study evaluates the interaction between Acanthamoeba polyphaga and Streptomyces sp. through cocultivation, in order to obtain crude extracts with antimicrobial action. In cocultivation, amoebas made it impossible in the presence of the bacteria. After contact with amoebae were morphological changes in Streptomyces sp. All incubation times with hyphae production, different control spores this remained in phase. From the cocultivation it was possible to obtain crude extract in 50 days, being evaluated in different incubation times (1º, 7º, 14º, 21º and 28º days), against multiresistant bacteria such as Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, showing antimicrobial activity in both the cocultivation and in control. With statistical analysis found that the extracts in 24 hours (1º) showed greater activity, especially against P. aeruginosa. The extracts produced by the coculture and control behaved differently from one another, but the differences were not statistically significant. Regarding the biomass produced, there was a higher volume of biomass in cocultivation, than in the control, indicating that the contact between the two organisms favored the cell mass production, but there was no significant difference only when compared between days. These results show that there is interaction between Acanthamoeba and Streptomyces since the bacteria benefited amoeba assisting in their development. This interaction between microorganisms may be important in modulating the production of antimicrobial substances, a fact that still requires investigation.

Uma substância antimicrobiana produzida por Pseudomonas aeruginosa foi caracterizada. O microrganismo produtor foi isolado de um lago de tratamento de efluentes em um frigorífico localizado na região do vale do Rio Pardo, no Rio Grande do Sul. O isolado foi caracterizado por análise bioquímica e seqüenciamento do 16S rDNA. As condições de maior produção ocorreram a 30°C, sob agitação contínua, com o maior pico de produção a partir de 108 horas. A substância antimicrobiana foi parcialmente purificada através de precipitação com sulfato de amônio 70%, cromatografia de gel filtração (Sephadex G-100) e de troca iônica (DEAE Sepharose). A substância antimicrobiana foi caracterizada com as duas alíquotas coletadas a partir do eluato da coluna de gel filtração. Os dados da caracterização indicam que ambas as alíquotas são a mesma substância. A atividade antimicrobiana foi analisada sobre o gel de poliacrilamida. Uma banda majoritária no gel de poliacrilamida sugere que o peptídeo apresente uma massa molecular de aproximadamente 30 kDa. A substância apresentou uma ampla atividade antimicrobiana sobre cepas indicadoras, tais como S. aureus, L. monocytogenes, B. cereus e importantes bactérias patogênicas e deteriorantes. A atividade antimicrobiana foi constante na faixa de 10 a 100°C, por até 60 minutos, iniciando um declínio a 120°C. O peptídeo antimicrobiano resistiu a todas as proteases testadas e teve sua atividade diminuída com DMSO, Tween 20 e 80, TCA e uréia. A substância parcialmente purificada foi utilizada no combate de S. aureus artificialmente inoculados em hambúrgueres crus de carne bovina e não inibiu seu crescimento nas condições do experimento. / An antimicrobial substance produced by Pseudomonas aeruginosa was characterized. The producer microorganism was isolated from an effluents treatment lake from an abattoir localized in Rio Pardo valley area, Rio Grande do Sul, Brazil. The strain was characterized by chemical profiling and 16S sequencing. It has reached its maximum of production under the following conditions: 86ºF, continuous agitation and aeration, 108 h. The antimicrobial substance was partially purified by ammonium sulfate precipitation 70%, gel filtration (Sephadex G-100) and ion exchange chromatography (DEAE Sepharose). The antimicrobial substance was characterized into two fractions collected from gel filtration’s eluate. The characterization data indicates that both fractions are the same substance. Direct activity on sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was observed. A major band on SDS-PAGE suggested that the peptide had a molecular mass of about 30 kDa. The substance was inhibitory to a broad range of indicator strains such as S. aureus, L. monocytogenes B. cereus, and important pathogenic and spoilage bacterias. The activity was constant from 50 to 212ºF, for 60 minutes, beginning to decline at 248ºF. The antimicrobial peptide resisted to all proteolitic enzymes tested and only reduced its activity with dimethyl sulfoxide, polysorbate 20, polysorbate 80, trichloroacetic acid and urea. The partially purified substance was used to combat S. aureus in meat hamburgers and didn’t inhibit its growth at the experiment conditions.

Salmonella enterica subsp. enterica sorovar Derby (S. Derby) é um dos sorovares mais frequentemente detectados na cadeia produtiva de suínos na região sul do Brasil. Estudos prévios indicaram que isolados de S. Derby apresentando perfis similares de resistência a antimicrobianos estavam circulando ao longo dos anos nesta região. A sobrevivência de Salmonella no ambiente e a persistência no hospedeiro são facilitadas pela sua habilidade em formar biofilmes. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi identificar a presença de grupos clonais entre 140 isolados de S. Derby coletados ao longo de um período de dez anos de diferentes origens da cadeia produtiva de suínos (linfonodos, conteúdo intestinal, ambiente e produtos suínos). Para tanto, o perfil de resistência a antimicrobianos, através de dois conceitos distintos de avaliação de resistência (valores ECOFF e valores de breakpoint), a habilidade em formar biofilmes e a caracterização genotípica por macro-restrição (PFGE) foram avaliados. A determinação do MIC foi realizada em todos os isolados, frente aos seguintes antimicrobianos: ácido nalidíxico, ampicilina, cefotaxima, ceftazidima, ciprofloxacina, colistina, florfenicol, gentamicina, estreptomicina e tetraciclina. Para avaliar a capacidade de S. Derby em formar biofilmes, três metodologias foram aplicadas: i. morfologia de colônia em ágar contendo Vermelho Congo, para determinar a detecção fenotípica de fímbria curli e celulose; ii. formação de biofilme na interface ar-líquido em caldo LB; iii. aderência em microplacas de poliestireno de 96 poços. No total, apenas 17 (12,1%) isolados puderam ser classificados como suscetíveis a todos os antimicrobianos testados. As maiores frequências de populações “non-Wild Type” (nWT) foram observadas frente a tetraciclina (75,7%), estreptomicina (70%) e colistina (11,4%), enquanto que não foram detectadas populações nWT para ciprofloxacina, ceftazidima e gentamicina. Multi-resistência (resistência a ≥ 3 antimicrobianos; de acordo com valores de breakpoint) foi detectada em 8,6% dos isolados. Em ágar contendo Vermelho Congo, três diferentes morfologias de colônia foram observadas. A morfologia Rdar (vermelha, seca e rugosa) foi a mais frequente, sendo detectada em 59 isolados (42,1%); enquanto que as morfologias Saw (branca e mucoide) e Pdar (rosa, seca e rugosa) foram observadas em 46 (32,9%) e em 35 (25%) dos isolados, respectivamente. Os morfotipos Rdar e Pdar, que em conjunto albergaram a maioria dos isolados, são considerados os mais usualmente observados em isolados de Salmonella capazes de formar biofilme. A formação de película rígida, sem dispersão por agitação, foi observada em 24 amostras (17,1%) em caldo LB convencional e em 78 amostras (55,7%) em caldo LB low salt, sendo todas pertencentes aos morfotipos Rdar ou Pdar. Em placas de poliestireno de 96 poços, um grande número (n=96; 68,6%) dos isolados foram fracamente ou moderadamente produtores de biofilme, incluindo todos os isolados que apresentaram os morfotipos Rdar e Pdar. Através dos perfis de formação de biofilme e de resistência a antimicrobianos observados, 36 isolados foram selecionados para macro-restrição por eletroforese em campo pulsado (PFGE). Destas, 27 foram agrupadas em 11 pulsotipos que apresentavam mais de uma cepa com 100% de similaridade. Desta forma, foi possível identificar clones e cepas intimamente relacionadas de S. Derby que circularam em granjas, matadouros-frigoríficos e foram encontrados em alimentos ao longo de uma década. / Salmonella enterica subsp. enterica serovar Derby (S. Derby) is one of the serovars most frequently detected in the swine production chain of southern Brazil. Previous studies indicated that isolates of S. Derby displaying similar antimicrobial resistance profiles circulated over the years in this region. Survival of Salmonella in the environment and persistence in the host are facilitated by the ability to form biofilms. Thus, the aim of this study was to identify the presence of clonal groups between 140 S. Derby isolates collected over a ten-year period from various porcine origins (lymph nodes, intestinal content, environment and pork). Therefore, the antimicrobial resistance profile, through two distinct concepts of resistance evaluation (ECOFF value and breakpoint value), the ability to form biofilm and the genotypic characterization by macro-restriction (PFGE) were evaluated. MIC determinations were performed on all isolates, against the following antimicrobials: nalidixic acid, ampicillin, cefotaxime, ceftazidime, ciprofloxacin, colistin, florfenicol, gentamicin, streptomycin and tetracycline. To evaluate the S. Derby ability to form biofilm, three methods were applied: i. colony morphology on Congo Red agar, to determine the phenotypic detection of curli fimbriae and cellulose; ii. biofilm formation in liquid-air interface of LB broth; iii. adherence on a 96-well polystyrene microtiter plate. In total, only 17 (12.1%) isolates were classified as susceptible to all antimicrobials tested. The highest frequencies of non-Wild Type (nWT) populations were observed against tetracycline (75.7%), streptomycin (70%) and colistin (11.4%), whereas there were no detectable nWT population to ciprofloxacin, ceftazidime and gentamicin. Multidrug resistance (resistance to ≥ 3 antimicrobials) was detected in 8.6% of isolates. On Congo Red agar, three different colony morphology types were observed. The Rdar type (read, dry and rough) was the most frequent, being detected in 59 isolates (42.1%); while Saw (white and smoth) and Pdar (pink, dry and rough) types were observed in 46 (32.9%) and 35 isolates (25%), respectively. The Rdar and Pdar types, which together encompassed the majority of the isolates, are considered the most often observed in Salmonella isolates able to form biofilm. The formation of a rigid pellicle, which could not be dispersed by agitation, was observed in 24 (17.1%) isolates in conventional LB broth and in 78 (55.7%) isolates in low salt LB broth, all belonging to morphotypes Rdar or Pdar. On 96-well polystyrene microtiter plate, a larger number (n=96; 68.6%) of isolates showed to be weak or moderate biofilm producers, including all isolates that showed the Rdar and Pdar type. Through the biofilm and resistance profiles observed, 36 isolates were selected for macro-restriction for pulsed-feld gel electrophoresis (PFGE). Of these, 27 isolates were clustered in 11 pulsotypes which presented more than one strain with 100% of similarity. Therefore, was possible to identify clones and strains closely related of S. Derby that circulated in pig farms, slaughter plants and encountered in foods along a decade.

As interações que ocorrem entre as bactérias e amebas podem dar-se através de relações mútuas, onde ambos os organismos se beneficiam da associação ou parasitárias em que um organismo se beneficia em detrimento do outro. A convivência de vários microrganismos que compartilham o mesmo ambiente pode produzir alterações seja no crescimento dos organismos, nos padrões de adaptação, na morfologia, no seu desenvolvimento, ou até mesmo na sua capacidade para sintetizar proteínas e metabólitos secundários. Neste estudo, é avaliada a interação entre Acanthamoeba polyphaga e Streptomyces sp. através de cocultivo, com objetivo de obter extratos brutos com ação antimicrobiana. No cocultivo, as amebas inviabilizaram na presença da bactéria. Após contato com as amebas houve alteração morfológica em Streptomyces sp. em todos os tempos de incubação, com produção de hifas, diferente do controle que permaneceu na fase de esporos. A partir do cocultivo foi possível obter extrato bruto em 50 dias, sendo avaliados em diferentes tempos de incubação (1º, 7º, 14º, 21º e 28º dias), contra bactérias multirresistentes como Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, mostrando atividade antimicrobiana, tanto no cocultivo quanto no controle. Com análise estatística foi possível verificar que os extratos produzidos em 24 horas (1º) apresentaram maior atividade, especialmente contra P. aeruginosa. Os extratos produzidos pelo cocultivo e controle se comportaram diferentemente um do outro, porém as diferenças não foram estatisticamente significativas. Em relação à biomassa produzida, foi observado maior volume de biomassa no cocultivo, do que no controle, indicando que o contato entre os dois microrganismos favoreceu a produção de massa celular, porém não houve diferença significativa, somente quando comparado entre dias. Estes resultados mostram que há interação entre Acanthamoeba e Streptomyces uma vez que, a bactéria se beneficiou da ameba auxiliando no seu desenvolvimento. Esta interação entre os microrganismos pode ser importante na modulação da produção de substâncias de ação antimicrobiana, fato que ainda necessita investigação. / The interactions that occur between bacteria and amoebas can give through mutual relations, where both organisms benefit from the association or parasitic in which one organism benefits at the expense of the other. The coexistence of various microorganisms share the same environment can produce alterations in the growth of the organisms is, patterns of adaptation in morphology, development, or even in their ability to synthesize proteins and secondary metabolites. This study evaluates the interaction between Acanthamoeba polyphaga and Streptomyces sp. through cocultivation, in order to obtain crude extracts with antimicrobial action. In cocultivation, amoebas made it impossible in the presence of the bacteria. After contact with amoebae were morphological changes in Streptomyces sp. All incubation times with hyphae production, different control spores this remained in phase. From the cocultivation it was possible to obtain crude extract in 50 days, being evaluated in different incubation times (1º, 7º, 14º, 21º and 28º days), against multiresistant bacteria such as Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, showing antimicrobial activity in both the cocultivation and in control. With statistical analysis found that the extracts in 24 hours (1º) showed greater activity, especially against P. aeruginosa. The extracts produced by the coculture and control behaved differently from one another, but the differences were not statistically significant. Regarding the biomass produced, there was a higher volume of biomass in cocultivation, than in the control, indicating that the contact between the two organisms favored the cell mass production, but there was no significant difference only when compared between days. These results show that there is interaction between Acanthamoeba and Streptomyces since the bacteria benefited amoeba assisting in their development. This interaction between microorganisms may be important in modulating the production of antimicrobial substances, a fact that still requires investigation.

Uma substância antimicrobiana produzida por Pseudomonas aeruginosa foi caracterizada. O microrganismo produtor foi isolado de um lago de tratamento de efluentes em um frigorífico localizado na região do vale do Rio Pardo, no Rio Grande do Sul. O isolado foi caracterizado por análise bioquímica e seqüenciamento do 16S rDNA. As condições de maior produção ocorreram a 30°C, sob agitação contínua, com o maior pico de produção a partir de 108 horas. A substância antimicrobiana foi parcialmente purificada através de precipitação com sulfato de amônio 70%, cromatografia de gel filtração (Sephadex G-100) e de troca iônica (DEAE Sepharose). A substância antimicrobiana foi caracterizada com as duas alíquotas coletadas a partir do eluato da coluna de gel filtração. Os dados da caracterização indicam que ambas as alíquotas são a mesma substância. A atividade antimicrobiana foi analisada sobre o gel de poliacrilamida. Uma banda majoritária no gel de poliacrilamida sugere que o peptídeo apresente uma massa molecular de aproximadamente 30 kDa. A substância apresentou uma ampla atividade antimicrobiana sobre cepas indicadoras, tais como S. aureus, L. monocytogenes, B. cereus e importantes bactérias patogênicas e deteriorantes. A atividade antimicrobiana foi constante na faixa de 10 a 100°C, por até 60 minutos, iniciando um declínio a 120°C. O peptídeo antimicrobiano resistiu a todas as proteases testadas e teve sua atividade diminuída com DMSO, Tween 20 e 80, TCA e uréia. A substância parcialmente purificada foi utilizada no combate de S. aureus artificialmente inoculados em hambúrgueres crus de carne bovina e não inibiu seu crescimento nas condições do experimento. / An antimicrobial substance produced by Pseudomonas aeruginosa was characterized. The producer microorganism was isolated from an effluents treatment lake from an abattoir localized in Rio Pardo valley area, Rio Grande do Sul, Brazil. The strain was characterized by chemical profiling and 16S sequencing. It has reached its maximum of production under the following conditions: 86ºF, continuous agitation and aeration, 108 h. The antimicrobial substance was partially purified by ammonium sulfate precipitation 70%, gel filtration (Sephadex G-100) and ion exchange chromatography (DEAE Sepharose). The antimicrobial substance was characterized into two fractions collected from gel filtration’s eluate. The characterization data indicates that both fractions are the same substance. Direct activity on sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was observed. A major band on SDS-PAGE suggested that the peptide had a molecular mass of about 30 kDa. The substance was inhibitory to a broad range of indicator strains such as S. aureus, L. monocytogenes B. cereus, and important pathogenic and spoilage bacterias. The activity was constant from 50 to 212ºF, for 60 minutes, beginning to decline at 248ºF. The antimicrobial peptide resisted to all proteolitic enzymes tested and only reduced its activity with dimethyl sulfoxide, polysorbate 20, polysorbate 80, trichloroacetic acid and urea. The partially purified substance was used to combat S. aureus in meat hamburgers and didn’t inhibit its growth at the experiment conditions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-23T13:12:54Z No. of bitstreams: 1 2016_CarlosJoseCorreiaSantana.pdf: 4211658 bytes, checksum: 205d3007401d3ab41de38c51de3078b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-30T12:10:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarlosJoseCorreiaSantana.pdf: 4211658 bytes, checksum: 205d3007401d3ab41de38c51de3078b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-30T12:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarlosJoseCorreiaSantana.pdf: 4211658 bytes, checksum: 205d3007401d3ab41de38c51de3078b1 (MD5) / Atualmente, é crescente o número de micro-organismos resistentes aos antibióticos convencionais sendo imprescindível o desenvolvimento de novas alternativas que possam conter o aumento da resistência microbiana. Os peptídeos antimicrobianos surgem como uma alternativa interessante, pois atuam sobre a membrana plasmática, reduzindo a possibilidade de resistência. A secreção cutânea de anfíbios é uma fonte rica de peptídeos antimicrobianos e muitos destes também apresentam atividade antiproliferativa e citotóxica sobre células tumorais. O presente estudo teve como objetivo avaliar a secreção cutânea de Hypsiboas raniceps quanto à presença de peptídeos com atividade antiproliferativa e citotóxica sobre bactérias e fungos patogênicos, bem como células de melanoma murino (B16F10). Foram identificados e purificados dois peptídeos inéditos, denominados Hr22 e Hr24, com potente atividade sobre bactérias, principalmente sobre patógenos Gram-positivos e também mostraram-se ativos sobre eritrócitos humanos, células de melanona (B16F10) e fibroblastos normais (NIH3T3). No caso dos efeitos sobre células de melanoma, observou-se que os peptídeos também foram tóxicos para as células normais testadas, entretanto o peptídeo Hr24 indicou uma provável seletividade em relação às células de câncer, com uma dose efetiva com cerca da metade do valor obtido para as células normais. O tratamento empregando-se a dose correspondente ao IC75 do peptídeo Hr22 reduziu o número de células viáveis e a maioria das células apresentaram membrana plasmática danificada. Ambos os peptídeos induziram uma maior exposição de fosfatidilserina (marcada com anexina V-FITC) e não apresentaram marcação somente com iodeto de propídio (PI) quando testados na dose correspondente ao IC50. Empregando-se a dose do IC75 do peptídeo Hr22, observou-se alterações no potencial de membrana mitocondrial, além da fragmentação de DNA e alterações no ciclo celular, sugerindo morte celular por apoptose. Mais estudos são necessários para a melhor compreensão de como agem estes peptídeos. A produção de análogos com modificações estruturais podem melhorar suas atividades e especificidades tanto para micro-organismos quanto para células de câncer. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Currently, the number of microorganisms resistant to conventional antibiotics is rising, thus the development of new alternatives that may hold back this increase in resistance is essential. The antimicrobial peptides emerged as an attractive alternative because they act on the plasma membrane, reducing the possibility of resistance. Amphibian skin secretion is a rich source of these peptides and many of them also have activity on tumor cells. The present study aimed to evaluate Hypsiboas raniceps skin secretion for the presence of peptides with antiproliferative and cytotoxic activity against pathogenic bacteria and fungi, as well as murine melanoma cells (B16F10). Two novel peptides were identified, named Hr22 and Hr24, with potent activity against bacteria, especially on Gram-positive pathogens, also showing activity on human red blood cells, melanoma cells (B1F10) and normal fibroblasts (NIH3T3). In respect to the effects on melanoma cells, the peptides were also toxic to normal cell lines tested, however the Hr24 peptide indicated a probable selectivity in relation to cancer cells, with an effective dose of about half of the value obtained for normal cells. Treatment employing the corresponding IC75 dose of the Hr22 peptide reduced the number of viable cells and most cells showed plasma membrane damaged. Both peptides induced a higher exposure of phosphatidylserine (anexin V-FITC labeled) and were not labeled only with propidium iodide (PI) when tested with the corresponding IC50. Employing the IC75 dose of the Hr22 peptide, alterations were observed in the mitochondrial membrane potential, as well as DNA fragmentation and alterations in the cell cycle, suggesting cell death by apoptosis. More studies are needed to better understand how these peptides act. The production of analogs with structural modifications can improve their activities and specificities for both micro-organisms and cancer cells.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-30T15:01:10Z No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-13T18:58:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T18:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DanielAmaroSousa.pdf: 4401658 bytes, checksum: b3a650245da825ef86db8e24d979983a (MD5) / Um dos mais importantes aspectos relacionados aos patógenos infecciosos pode ser relacionado à sua excepcional adaptabilidade para o desenvolvimento de resistência, o que leva a um desafio de descoberta de novas drogas antimicrobianas, com novos mecanismos de ação. Entre estes, os peptídeos antimicrobianos (PAMs) se apresentam como promissoras moléculas anti-infectivas. Buscando superar os altos custos associados com o isoladamente a partir de fontes naturais ou da síntese química de PAMs, propõem-se no presente trabalho a expressão do Pa-MAP 2, um PAM rico em alaninas. Para isso, este peptídeo foi fusionado a um marcador ELP-inteína, onde o ELP foi usado para promover a auto-agregação, possibilitando um isolamento rápido e de baixo custo. A inteína foi usada para permitir a liberação controlada do peptídeo. Para isso, o vetor pET 21a foi usado para produzir o Pa-MAP 2 fusionado a região N-terminal da inteína modificada Mxe GyrA, seguido por um ELP de 60 repetições. Após purificação, o Pa-MAP 2 demonstrou MIC contra E. coli ATCC 8739 de 25 μM. A análise do cultivo em biorreator demonstrou que o Pa-MAP 2 pode ser produzido tanto em meio rico quanto em meio definido, com rendimento 50 vezes superior que o reportado para outros peptídeos produzidos pelo sistema ELP-inteína, e em rendimentos comparáveis a sistemas de expressão com clivagem química ou proteases. Desta forma, a metodologia do presente trabalho contribui para aplicação biotecnológica dos PAMs. Os resultados aqui apresentados demonstram uma comparação de diferentes condições de cultivo, para obter alto rendimento do Pa-MAP 2, usando o sistema ELP-inteína, contribuindo para incluir os PAMs como futuras alternativas aos antimicrobianos convencionais. / One of the most important aspects related to infectious pathogens may be correlated to an exceptional adaptability in developing resistance, which leads to a challenge in the discovery of antimicrobial drugs with novel mechanisms of action. Among them, antimicrobial peptides (AMPs) stand out as promising anti-infective molecules. In order to overcome the high costs associated with isolation from natural sources or chemical synthesis of AMPs we propose the expression of Pa-MAP 2, a polyalanine AMP. Pa-MAP 2 was fused to an ELP-intein tag where the ELP was used to promote aggregation and fast and cost-effective isolation after expression, and the intein was used to stimulate a controlled AMP release. For these, the vector pET21a was used to produce Pa-MAP 2 fused to the N-termini region of a modified Mxe GyrA intein followed by 60 repetitions of ELP. Purified Pa-MAP 2 showed a MIC of 25 μM against E. coli ATCC 8739. Batch fermentation demonstrated that Pa-MAP 2 can be produced in both rich and defined media at yields 50-fold higher than reported for other AMPs produced by the ELP-intein system, and in comparable yields to expression systems with protease or chemical cleavage. Therefore, the methodology applied here contributes to the biotechnological application of AMPs. Our results show a comparison of different fermentation conditions to obtain high yields of Pa-MAP 2 using the ELP-intein system, contributing to including these molecules as future alternatives to conventional antibiotics in the pharmaceutical field.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-06T18:02:48Z No. of bitstreams: 1 2016_MarceloHenriqueSollerRamada_Parcial.pdf: 502741 bytes, checksum: 8fdcc3f44e414400d15a1a4a32e63254 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-16T14:34:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MarceloHenriqueSollerRamada_Parcial.pdf: 502741 bytes, checksum: 8fdcc3f44e414400d15a1a4a32e63254 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T14:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MarceloHenriqueSollerRamada_Parcial.pdf: 502741 bytes, checksum: 8fdcc3f44e414400d15a1a4a32e63254 (MD5) / Há um número crescente de evidências demonstrando que a proteólise em matrizes biológicas pode gerar vários peptídeos bioativos de várias proteínas. Esses peptídeos, quando liberados, podem apresentar atividades diferentes daquela da proteína parental. Ex.: Atividades hipotensoras, opióides e antimicrobianas. Entretanto, vários outros peptídeos podem estar presos dentro de uma sequência polipeptídica, sem sítios de clivagem enzimática evidentes para sua liberação. Um recente aprofundamento na informação genômica de diferentes espécies demonstrou que há diversos peptídeos antimicrobianos encriptados em sequências proteicas maiores, evidenciando uma potencialidade pouco explorada. Nesta tese, abordamos a exploração desse potencial encriptado no genoma de plantas de interesse como Theobroma cacao, Arabidopsis thaliana, Citrus sinensis e Gossypium raimondii. Os possíveis peptídeos antimicrobianos intragênicos (PAIs), de cada uma das plantas de interesse, foram filtrados através do programa Kamal, utilizando diferentes parâmetros físico-químicos. No total, 21 PAIs foram selecionados, sintetizados quimicamente e avaliados quanto ao seu potencial de inibir o crescimento de fungos, leveduras e bactérias, patógenos de plantas ou humanos. Dezesseis PAIs inibiram, pelo menos, um dos microrganismos testados, alguns com atividades similares ou superiores aos peptídeos antimicrobianos (AMPs) DS01 e Asc-8. De quatro peptídeos testados, dois apresentaram sinergismo com antibióticos comerciais na inibição do crescimento de biofilmes de Candida albicans. Análises biofísicas também foram realizadas para melhor entender as propriedades dos peptídeos gerados. A estrutura secundária dos 21 PAIs e de outros 6 AMPs sintetizados foi avaliada na presença e ausência de vesículas modelo de fosfolipídios. O efeito que esses peptídeos causam na transição de fase das vesículas fosfolipídica também foi avaliado. Uma análise de componentes principais permitiu a categorização dos peptídeos em quatro grupos diferentes. Tal análise permitiu evidenciar a importância da hidrofobicidade e da possível formação de hélice na atividade dos peptídeos. Tais resultados permitiram um novo entendimento e evolução do nosso sistema de predição de moléculas antimicrobianas, que pode ser aplicar na busca de novos PAIs. A reinserção da informação do(s) PAI(s) nos respectivos genomas na tentativa de controlar doenças causadas por microrganismos, é uma perspectiva promissora para o futuro próximo. Também podemos destacar como perspectiva, estudos mais profundos contra patógenos humanos, na busca por novos antibióticos ou potencializadores dos atuais. / There is an increasing number of evidences demonstrating that physiological proteolysis can yield many bioactive peptides encrypted in various proteins. These peptides, once released, may show different biological activities than their respective parent-protein e.g. hypotensive, opioid and antimicrobial actions. However, other bioactive peptides may be stuck on a polypeptide chain with no evident proteolytic cleavage sites for its release. A recent survey in the genomic information of different species showed that there are many encrypted antimicrobial peptides in larger protein sequences highlighting an unexplored potential. In this thesis, we explored this encrypted potential in the genomes of plants such as Theobroma cacao, Arabidopsis thaliana, Citrus sinensis e Gossypium raimondii. The putative intragenic antimicrobial peptides (IAPs) of each plant were filtered using different physical-chemical parameters via Kamal software. A total of 21 IAPs were selected, chemically synthesized and tested for their potential to inhibit the growth of human and plant fungi, yeasts and bacteria. Sixteen IAPs inhibit, at least, one of the tested microorganisms showing similar or superior activities when compared to the antimicrobial peptides (AMPs) DS01 e Asc-8. Two out of four peptides tested for their potential to act in synergy with commercial antibiotics were able to enhance the inhibition on Candida albicans biofilm formation. Biophysical analysis of the IAPs were performed to increase our knowledge about the peptides properties. The secondary structure of 21 IAPs and 6 AMPs were evaluated in the presence or absence of model phospholipid vesicles. The effect that these peptides have on the main phase transition of this phospholipid vesicles was also evaluated. A principal component analysis of the biophysical data clustered the peptides in four different groups. This analysis also highlighted the importance of hydrophobicity and propensity to helix formation in the activity of the IAPs. The results herein allowed a new understanding and evolution on our antimicrobial molecule prediction system that can be used in the search for new IAPs. The reinsertion of the IAPs information in its respective genome as an attempt to control infections caused by microorganisms is a promising perspective for the near future, as well as a deeper study with human pathogens in the search for new antibiotics or enhancers for the commercial ones.

Salmonella enterica subsp. enterica sorovar Derby (S. Derby) é um dos sorovares mais frequentemente detectados na cadeia produtiva de suínos na região sul do Brasil. Estudos prévios indicaram que isolados de S. Derby apresentando perfis similares de resistência a antimicrobianos estavam circulando ao longo dos anos nesta região. A sobrevivência de Salmonella no ambiente e a persistência no hospedeiro são facilitadas pela sua habilidade em formar biofilmes. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi identificar a presença de grupos clonais entre 140 isolados de S. Derby coletados ao longo de um período de dez anos de diferentes origens da cadeia produtiva de suínos (linfonodos, conteúdo intestinal, ambiente e produtos suínos). Para tanto, o perfil de resistência a antimicrobianos, através de dois conceitos distintos de avaliação de resistência (valores ECOFF e valores de breakpoint), a habilidade em formar biofilmes e a caracterização genotípica por macro-restrição (PFGE) foram avaliados. A determinação do MIC foi realizada em todos os isolados, frente aos seguintes antimicrobianos: ácido nalidíxico, ampicilina, cefotaxima, ceftazidima, ciprofloxacina, colistina, florfenicol, gentamicina, estreptomicina e tetraciclina. Para avaliar a capacidade de S. Derby em formar biofilmes, três metodologias foram aplicadas: i. morfologia de colônia em ágar contendo Vermelho Congo, para determinar a detecção fenotípica de fímbria curli e celulose; ii. formação de biofilme na interface ar-líquido em caldo LB; iii. aderência em microplacas de poliestireno de 96 poços. No total, apenas 17 (12,1%) isolados puderam ser classificados como suscetíveis a todos os antimicrobianos testados. As maiores frequências de populações “non-Wild Type” (nWT) foram observadas frente a tetraciclina (75,7%), estreptomicina (70%) e colistina (11,4%), enquanto que não foram detectadas populações nWT para ciprofloxacina, ceftazidima e gentamicina. Multi-resistência (resistência a ≥ 3 antimicrobianos; de acordo com valores de breakpoint) foi detectada em 8,6% dos isolados. Em ágar contendo Vermelho Congo, três diferentes morfologias de colônia foram observadas. A morfologia Rdar (vermelha, seca e rugosa) foi a mais frequente, sendo detectada em 59 isolados (42,1%); enquanto que as morfologias Saw (branca e mucoide) e Pdar (rosa, seca e rugosa) foram observadas em 46 (32,9%) e em 35 (25%) dos isolados, respectivamente. Os morfotipos Rdar e Pdar, que em conjunto albergaram a maioria dos isolados, são considerados os mais usualmente observados em isolados de Salmonella capazes de formar biofilme. A formação de película rígida, sem dispersão por agitação, foi observada em 24 amostras (17,1%) em caldo LB convencional e em 78 amostras (55,7%) em caldo LB low salt, sendo todas pertencentes aos morfotipos Rdar ou Pdar. Em placas de poliestireno de 96 poços, um grande número (n=96; 68,6%) dos isolados foram fracamente ou moderadamente produtores de biofilme, incluindo todos os isolados que apresentaram os morfotipos Rdar e Pdar. Através dos perfis de formação de biofilme e de resistência a antimicrobianos observados, 36 isolados foram selecionados para macro-restrição por eletroforese em campo pulsado (PFGE). Destas, 27 foram agrupadas em 11 pulsotipos que apresentavam mais de uma cepa com 100% de similaridade. Desta forma, foi possível identificar clones e cepas intimamente relacionadas de S. Derby que circularam em granjas, matadouros-frigoríficos e foram encontrados em alimentos ao longo de uma década. / Salmonella enterica subsp. enterica serovar Derby (S. Derby) is one of the serovars most frequently detected in the swine production chain of southern Brazil. Previous studies indicated that isolates of S. Derby displaying similar antimicrobial resistance profiles circulated over the years in this region. Survival of Salmonella in the environment and persistence in the host are facilitated by the ability to form biofilms. Thus, the aim of this study was to identify the presence of clonal groups between 140 S. Derby isolates collected over a ten-year period from various porcine origins (lymph nodes, intestinal content, environment and pork). Therefore, the antimicrobial resistance profile, through two distinct concepts of resistance evaluation (ECOFF value and breakpoint value), the ability to form biofilm and the genotypic characterization by macro-restriction (PFGE) were evaluated. MIC determinations were performed on all isolates, against the following antimicrobials: nalidixic acid, ampicillin, cefotaxime, ceftazidime, ciprofloxacin, colistin, florfenicol, gentamicin, streptomycin and tetracycline. To evaluate the S. Derby ability to form biofilm, three methods were applied: i. colony morphology on Congo Red agar, to determine the phenotypic detection of curli fimbriae and cellulose; ii. biofilm formation in liquid-air interface of LB broth; iii. adherence on a 96-well polystyrene microtiter plate. In total, only 17 (12.1%) isolates were classified as susceptible to all antimicrobials tested. The highest frequencies of non-Wild Type (nWT) populations were observed against tetracycline (75.7%), streptomycin (70%) and colistin (11.4%), whereas there were no detectable nWT population to ciprofloxacin, ceftazidime and gentamicin. Multidrug resistance (resistance to ≥ 3 antimicrobials) was detected in 8.6% of isolates. On Congo Red agar, three different colony morphology types were observed. The Rdar type (read, dry and rough) was the most frequent, being detected in 59 isolates (42.1%); while Saw (white and smoth) and Pdar (pink, dry and rough) types were observed in 46 (32.9%) and 35 isolates (25%), respectively. The Rdar and Pdar types, which together encompassed the majority of the isolates, are considered the most often observed in Salmonella isolates able to form biofilm. The formation of a rigid pellicle, which could not be dispersed by agitation, was observed in 24 (17.1%) isolates in conventional LB broth and in 78 (55.7%) isolates in low salt LB broth, all belonging to morphotypes Rdar or Pdar. On 96-well polystyrene microtiter plate, a larger number (n=96; 68.6%) of isolates showed to be weak or moderate biofilm producers, including all isolates that showed the Rdar and Pdar type. Through the biofilm and resistance profiles observed, 36 isolates were selected for macro-restriction for pulsed-feld gel electrophoresis (PFGE). Of these, 27 isolates were clustered in 11 pulsotypes which presented more than one strain with 100% of similarity. Therefore, was possible to identify clones and strains closely related of S. Derby that circulated in pig farms, slaughter plants and encountered in foods along a decade.

As interações que ocorrem entre as bactérias e amebas podem dar-se através de relações mútuas, onde ambos os organismos se beneficiam da associação ou parasitárias em que um organismo se beneficia em detrimento do outro. A convivência de vários microrganismos que compartilham o mesmo ambiente pode produzir alterações seja no crescimento dos organismos, nos padrões de adaptação, na morfologia, no seu desenvolvimento, ou até mesmo na sua capacidade para sintetizar proteínas e metabólitos secundários. Neste estudo, é avaliada a interação entre Acanthamoeba polyphaga e Streptomyces sp. através de cocultivo, com objetivo de obter extratos brutos com ação antimicrobiana. No cocultivo, as amebas inviabilizaram na presença da bactéria. Após contato com as amebas houve alteração morfológica em Streptomyces sp. em todos os tempos de incubação, com produção de hifas, diferente do controle que permaneceu na fase de esporos. A partir do cocultivo foi possível obter extrato bruto em 50 dias, sendo avaliados em diferentes tempos de incubação (1º, 7º, 14º, 21º e 28º dias), contra bactérias multirresistentes como Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, mostrando atividade antimicrobiana, tanto no cocultivo quanto no controle. Com análise estatística foi possível verificar que os extratos produzidos em 24 horas (1º) apresentaram maior atividade, especialmente contra P. aeruginosa. Os extratos produzidos pelo cocultivo e controle se comportaram diferentemente um do outro, porém as diferenças não foram estatisticamente significativas. Em relação à biomassa produzida, foi observado maior volume de biomassa no cocultivo, do que no controle, indicando que o contato entre os dois microrganismos favoreceu a produção de massa celular, porém não houve diferença significativa, somente quando comparado entre dias. Estes resultados mostram que há interação entre Acanthamoeba e Streptomyces uma vez que, a bactéria se beneficiou da ameba auxiliando no seu desenvolvimento. Esta interação entre os microrganismos pode ser importante na modulação da produção de substâncias de ação antimicrobiana, fato que ainda necessita investigação. / The interactions that occur between bacteria and amoebas can give through mutual relations, where both organisms benefit from the association or parasitic in which one organism benefits at the expense of the other. The coexistence of various microorganisms share the same environment can produce alterations in the growth of the organisms is, patterns of adaptation in morphology, development, or even in their ability to synthesize proteins and secondary metabolites. This study evaluates the interaction between Acanthamoeba polyphaga and Streptomyces sp. through cocultivation, in order to obtain crude extracts with antimicrobial action. In cocultivation, amoebas made it impossible in the presence of the bacteria. After contact with amoebae were morphological changes in Streptomyces sp. All incubation times with hyphae production, different control spores this remained in phase. From the cocultivation it was possible to obtain crude extract in 50 days, being evaluated in different incubation times (1º, 7º, 14º, 21º and 28º days), against multiresistant bacteria such as Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa, showing antimicrobial activity in both the cocultivation and in control. With statistical analysis found that the extracts in 24 hours (1º) showed greater activity, especially against P. aeruginosa. The extracts produced by the coculture and control behaved differently from one another, but the differences were not statistically significant. Regarding the biomass produced, there was a higher volume of biomass in cocultivation, than in the control, indicating that the contact between the two organisms favored the cell mass production, but there was no significant difference only when compared between days. These results show that there is interaction between Acanthamoeba and Streptomyces since the bacteria benefited amoeba assisting in their development. This interaction between microorganisms may be important in modulating the production of antimicrobial substances, a fact that still requires investigation.