Cryptococcus neoformans é um patógeno humano oportunista e uma das principais causas de infecções fúngicas relacionadas à óbitos, especialmente em pacientes imunocomprometidos. O processo de infecção inicia-se com a colonização do tecido pulmonar, e posteriormente a levedura se dissemina pela via hematogênica até alcançar o sistema nervoso central (SNC), provocando meningite. A fim de transmigrar e alcançar o SNC, as células fúngicas devem atravessar a barreira hematoencefálica (BHE). O estabelecimento adequado da doença é dependente de diferentes fatores de virulência como a cápsula polissacarídica, a capacidade de se desenvolver a 37 ºC, e outros fatores diretamente relacionados à transmigração como urease, fosfolipase B1 e ácido hialurônico sintase que são descritas como componentes essenciais para a habilidade de atravessar a BHE. O cálcio (Ca2+) é um segundo mensageiro celular que atua na via de sinalização da calcineurina. Essa via em C. neoformans é necessária e responsável pela virulência e adaptação no hospedeiro. Além disso, a regulação dos níveis intracelulares de Ca2+ é mediada pela ação de transportadores de cálcio como Pmc1 e Vcx1, os quais são foco de nossos estudos. Apesar de grandes avanços no entendimento dos mecanismos moleculares de infecção de C. neoformans, as opções terapêuticas ainda são escassas, por isso a elucidação de fatores que regulam a transmigração e a descoberta de novos alvos para fármacos é importante. Nesta dissertação foi demonstrado que os mutantes nulos para o transportador de cálcio Pmc1 (pmc1) e o duplo mutante pmc1vcx1 são avirulentos em um modelo murino de infecção sistêmica e incapazes de acessar o SNC. Além disto, a deleção do gene PMC1 causa alterações no perfil de expressão gênica da levedura, principalmente nas vias envolvidas com a transmigração e homeostase de Ca2+. Genes relacionados com a atividade de urease, e envolvidos com o mecanismo paracelular de transmigração tiveram alterações no seu perfil de expressão. Considerando os dados obtidos, é comprovada a participação do transportador Pmc1 no processo de transmigração através da BHE e para o estabelecimento adequado da doença criptococose. / Cryptococcus neoformans an opportunistic human pathogen, is the main cause of fungal infections related to death, especially in immunocompromised patients. The infection starts with the colonization of the lung tissue, thereafter the yeast disseminates hematogenously to reach the central nervous system (CNS), causing meningoencephalitis. In order to transmigrate to CNS the fungal cells must cross the blood brain barrier (BBB). For infection establishment, C. neoformans relies on virulence factors, such as polysaccharide capsule, the ability to grow at 37 ºC, and some factors directly related to transmigration. Enzymes as urease, phospholipase B and hyaluronic acid synthase are known as essential components to cross the BBB. The calcium (Ca2+) is a cellular second messenger that participates on calcineurin signaling pathway. This pathway in C. neoformans is crucial and responsible for virulence and host adaptation. Moreover, the regulation of Ca2+ intracellular levels is coordinated by Ca2+ transporters such as Pmc1 and Vcx1, which are the main foccus of our studies. Despite of many advances in understanding the molecular mechanisms of C. neoformans infection the available repertoire of antifungal drugs is still poor, therefore it is necessary to comprise the factors that regulate dissemination to CNS, and also unveil new targets for antifungal therapy. In the present study it was demonstrated through a murine model of systemic infection that the null mutants pmc1 and pmc1vcx1 are avirulent and unable to access the SNC. Besides, the disruption of PMC1 gene leads to alterations on the gene expression profile, mainly in pathways involved with transmigration and calcium homeostasis. Genes related to urease activity, and connected to paracellular mechanism of transmigration had alterations on their expression profile. Taken togheter the result shows the requirement of Pmc1 transporter to transmigration events through BBB and for proper cryptococcosis establishment.

Submitted by FERNANDA PATRICIA GULLO null (nanda_gullo@hotmail.com) on 2016-03-28T14:18:25Z No. of bitstreams: 1 Tese_Fernanda P. Gullo.pdf: 7327179 bytes, checksum: 0393cbeb07198f30f49ab07572fbb16f (MD5) / Rejected by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 12 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 12 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. 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Gullo.pdf: 7327179 bytes, checksum: 0393cbeb07198f30f49ab07572fbb16f (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 12 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 12 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. 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No. of bitstreams: 1 gullo_fp_dr_arafc.pdf: 7327179 bytes, checksum: 0393cbeb07198f30f49ab07572fbb16f (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) / Criptococose é uma importante micose sistêmica que acomete principalmente pacientes imunocomprometidos e é classificada como a infecção fúngica com maior mortalidade entre indivíduos portadores de HIV. Cryptococcus neoformans é uma levedura capsulada e o principal agente etiológico da criptococose; encontra-se dispersa no meio ambiente na forma de basidiósporos, os quais são responsáveis pela infecção em humanos e animais. As principais manifestações clínicas estão associadas à infecção pulmonar e meningite. A terapia se dá basicamente com a administração de anfotericina B (AMB) na terapia de ataque associada ou não a 5-fluocitosina e como manutenção é indicado ao longo do tratamento o fluconazol (FCZ). Apesar de esta terapêutica ser eficiente, é constatado elevado número de casos de reincidência e desenvolvimento de resistência aos azóis, além de problemas de toxicidade. Diante desta problemática, este estudo propõe o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas para o tratamento da criptococose, visando duas abordagens distintas. A primeira, aplicando novo composto antifúngico e a segunda, o estudo de microRNAs (miRNAs) envolvidos na interação da levedura e células de glioblastoma humano (U87-MG), com a finalidade de usá-los como reguladores da infecção, sendo esta uma estratégia recentemente divulgada em uma variedade de doenças. Para tanto, inicialmente moléculas análogas de resveratrol foram avaliadas quanto a atividade antifúngica e o derivado orto,orto-HDZ (HDZ) mostrou forte atividade fungicida contra isolados de C. neoformans, com valores de concentração fungicida mínima (CFM) variando entre 0,97 a 7,81 µg/mL. A associação entre HDZ e FCZ mostrou sinergia com potencialização do efeito do FCZ em até 64 vezes para um isolado clínico resistente. Baixa toxicidade foi observada em ensaios in vitro e in vivo (Galleria mellonella e camundongos), apesar de mostrar alterações em embriões de Zebrafish. Além disso, este estudo mostrou a capacidade da associação HDZ + FCZ em inibir a interação da levedura e células hospedeiras (pneumócitos, macrófagos e glioblastoma) por citometria de fluxo e imunofluorescência. Ensaios in vivo (modelo murino) da atividade antifúngica de HDZ em combinação com FCZ mostrou que após 15 dias de tratamento houve redução significativa das unidades formadoras de colônias (UFC) no fígado, baço, cérebro, pulmões e lavado broncoalveolar, assim como o aumento da sobrevida dos animais em 198 dias e redução da morbidade, a qual foi avaliada por ensaio de comportamento (SHIRPA). Diante da segunda proposta deste trabalho, foram encontrados 10 miRNAs super-expressos na interação de C. neoformans e células U87-MG e foi observado que os miRNAs regulam principalmente vias de sinalização TGF-β, MAP quinase (MAPK) e interação receptor e matriz extracelular (MEC). Tais dados foram cruzados com transcritos que mostraram diferencialmente expressos na interação fungo-célula e as proteínas GTPase-3 e COP-1 foram selecionadas como importantes nesse processo. Tais proteínas estão associadas à via Rho-GTPase a qual é primordial para a ligação da levedura em células hospedeiras e mostrou aumento da expressão na infecção, assim como ligeira redução após o tratamento com HDZ. A indução da apoptose de células de glioblastoma por C. neoformans, foi observada através da técnica TUNEL e da expressão da proteína pró-apoptótica Bak e o tratamento com HDZ foi capaz de reverter esse processo. Nossos resultados indicam HDZ como uma interessante molécula para avançar nos estudos de desenvolvimento de um protótipo antifúngico contra C. neoformans e a inibição da expressão dos miRNAs durante a interação fungo-célula, pode ser interessante para controle da infecção fúngica, pois acreditamos que uma vez inibidos, podem reduzir a invasão da levedura em células hospedeiras, sendo então os miRNAs interessantes novos alvos terapêuticos e que o tratamento com HDZ são promissores para o desenvolvimento de um novo antifúngico. / Cryptococcosis is an important systemic mycosis that mainly affects immunocompromised patients and is classified as the fungal infection with higher mortality among individuals with HIV. Cryptococcus neoformans is an encapsulated yeast and the main etiologic agent of cryptococcosis. This yeast is dispersed into the environment in the form of basidiospores, which are responsible for infection in humans and animals. The main clinical manifestations are associated with pulmonary infection and meningitis. The treatment is basically the administration of amphotericin B (AMB) as therapy consolidation with or without the use of 5-flucytosine and, for the maintenance therapy, fluconazole (FCZ) is indicated. Although this therapy is effective, it is observed high number of cases of relapses, development of resistance to azoles and toxicity problems. In front of these problems, this study proposes the development of new therapies for the treatment of cryptococcosis, targeting two distinct approaches. The first aims a new antifungal compound and the second the study microRNAs (miRNAs) involved in the interaction between yeast and human glioblastoma cells (U87-MG), in order to use them as regulators of infection, since this is a recently disclosed strategy in a variety of diseases. For this purpose, initially, analogs of resveratrol molecule were evaluated for antifungal activity and the derived ortho,ortho-HDZ (HDZ) showed a strong fungicidal activity against isolates of C. neoformans with values of minimum fungicidal concentration (MFC) ranging between 0.97 to 7.81 µg/mL. The association between HDZ and FCZ showed synergy with potentiation of the effect of FCZ in up to 64 times for a resistant clinical isolate to FCZ. Low toxicity was observed in in vitro and in vivo assays (Galleria mellonella and mice), despite showing changes in Zebrafish embryos. In vivo assay (murine model) of the antifungal activity of HDZ in combination with FCZ showed that after 15 days of treatment, a significant reduction in colony forming units (CFU) in the liver, spleen, brain, lungs and bronchoalveolar lavage was observed, as well as, increased survival of the animals in 198 days with the reduction of the morbidity, which was evaluated by behavioral assay (SHIRPA). Considering the second purpose of this study, 10 miRNAs were over-expressed during the interaction of C. neoformans and U87-MG cells and it was noted that these miRNAs regulate the signaling pathway of TGF-β, MAP kinase (MAPK) and the receptor and matrix extracellular components (MEC) interaction. These data was cross with transcripts that showed differentially expressed in fungus-cell interaction and the GTPase-3 and COP-1 protein were selected as important in this process. Such proteins are associated to Rho-GT pathway Rho-GTPase which is essential for the yeast adhesion into host cells and showed increased expression in infection, as well as a slight reduction after treatment with HDZ. Induction of apoptosis in glioblastoma cells by C. neoformans was observed by TUNEL technique and the expression of pro-apoptotic protein Bak and treatment with HDZ was able to reverse this process. Our results indicate HDZ as an interesting molecule to advance the development of studies of a prototype antifungal against C. neoformans and that the inhibition of expression of miRNAs during fungus-cell interaction, may be interesting to control fungal infection, because we believe that once inhibited, the yeast can reduce invasion of host cells, being the miRNAs interesting new therapeutic targets and the treatment with HDZ is promising for the development of a new antifungal drug. / CNPq: 403586/2012-7 / FCT: 345/13

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-05-20T15:07:31Z No. of bitstreams: 1 2015_PedroHenriqueMirandaBurgel.pdf: 2254644 bytes, checksum: d9741ccd569672b51edd5debc891636f (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-05-21T12:58:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_PedroHenriqueMirandaBurgel.pdf: 2254644 bytes, checksum: d9741ccd569672b51edd5debc891636f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-21T12:58:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_PedroHenriqueMirandaBurgel.pdf: 2254644 bytes, checksum: d9741ccd569672b51edd5debc891636f (MD5) / O Cryptococcus neoformans é um fungo patogênico humano que afeta majoritariamente indivíduos imunossuprimidos. Ele é o agente causador da meningite criptocócica e tem como principal fator de virulência uma cápsula polissacarídica que recobre sua parede celular. Os componentes desta cápsula estão envolvidos em diversos mecanismos de escape e de supressão da resposta imune desenvolvidos pelo fungo, o que leva a uma resposta não adequada da imunidade inata frente à infecção com consequente disseminação do patógeno. Dentre estes componentes, a glucoronoxilomanana (GXM) se destaca devido à grande variedade de modulações que a mesma é capaz de exercer em diversos tipos celulares. Neste trabalho, demonstramos uma nova interação entre estes componentes capsulares secretados e macrófagos: a inibição da secreção de IL-1β e da piroptose em macrófagos previamente ativados. Primeiramente verificamos que estes componentes possuíam a capacidade de inibir a produção de IL-1β, sem interferir na ativação fornecida pelo primeiro sinal – necessária para a produção da dada citocina. Caracterizamos parcialmente a molécula responsável por esta inibição, chegando a uma molécula pequena (menor que 1kDa), resistente ao calor (121 °C) e polar. Também verificamos que a piroptose dos macrófagos estimulados era prevenida por estes componentes capsulares, confirmando a interferência na via do inflamassoma destas células. Posteriormente realizamos ensaios para definir o mecanismo de ação pelo qual esta interferência estava ocorrendo. Verificamos que existiam depósitos da citocina intracelular pró-IL-1β e também que a enzima caspase-1 estava ativada nos macrófagos em contato com os componentes capsulares do C. neoformans. Por último, realizamos ensaios de interação entre os macrófagos e leveduras de C. neoformans, observando uma replicação intracelular exacerbada do fungo nas células tratadas com os componentes capsulares. Estes resultados demonstram a presença de uma molécula com caráter anti-inflamatório, acrescentando mais um mecanismo de modulação ao já extenso arsenal de fatores de virulência expressos pelo C. neoformans. / Cryptococcus neoformans is a human pathogenic fungus that affects mainly immunocompromised individuals. It is the causative agent of the cryptococcal meningitis and it´s major virulence factor is a polysaccharide capsule that covers it´s cell wall. The components of this capsule are involved in various mechanisms of evasion and suppression of the immune response developed by the fungus, which leads to an inadequate answer of the innate immunity to the infection and consequent dissemination of the pathogen. Among these components, the glucuronoxylomannan (GXM) stands out due to the great variety of modulations that it is able to perform in several cell types. In this study, we demonstrated a novel interaction between these capsular components secreted by the fungus and macrophages: the inhibition of IL-1β secretion and pyroptosis in previously stimulated macrophages. First, we verified that these components had the ability to inhibit the production of IL-1β without interfering in the activation led by the first signal – necessary for the production of this given cytokine. Then we partially characterized the molecule responsible for this inhibition, discovering that it was a small molecule (smaller then 1kDa), heat resistant (121 °C) and polar. We also found that the pyroptosis was being prevented in the stimulated macrophages, confirming the interference in the inflammasome pathway of these cells. Later we performed tests to define the mechanism of action by which these interferences were occurring. We found deposits of the intracellular cytokine pro-IL-1β and also activated caspase-1 enzyme in macrophages that were in contact with C. neoformans capsular components. Ultimately, we performed interaction tests between macrophages and yeast cells of C. neoformans, observing an exacerbated intracellular growth of the fungus inside the cells treated with the capsular components. These results demonstrated the presence of a molecule with anti-inflammatory character, adding another modulatory mechanism into the already extensive arsenal of virulence factors expressed by the C. neoformans.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2016. / Texto liberado parcialmente pelo autor. Conteúdo restrito: Apêndices. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-20T15:30:33Z No. of bitstreams: 1 2016_HugoCostaPaes_Parcial.pdf: 3794325 bytes, checksum: 3d01a16ba44758f90caa9750abbd4e47 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-14T21:27:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_HugoCostaPaes_Parcial.pdf: 3794325 bytes, checksum: 3d01a16ba44758f90caa9750abbd4e47 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T21:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_HugoCostaPaes_Parcial.pdf: 3794325 bytes, checksum: 3d01a16ba44758f90caa9750abbd4e47 (MD5) / Fatores de transcrição da família Gti1/Pac2 ocorrem exclusivamente em fungos e foram cooptados pela evolução para desempenhar papéis reguladores distintos de acordo com a espécie, papéis esses que vão do controle da transição micélio-levedura e virulência em fungos termodimórficos, à regulação do acasalamento em Candida e do metabolismo secundário em patógenos de plantas. Como essas são funções-chaves para patogênese, levantamos a hipótese de que o homólogo em Cryptococcusneoformans poderia também controlar a virulência, no caso em questão de um importante patógeno fúngico de humanos, que causa uma doença que vitima centenas de milhares de pessoas todo ano. O mutante para o gene que caracterizamos retém a capacidade de secretar diversas substâncias associadas à virulência – melanina, urease e fosfolipase – mas é hipocapsular e tem um defeito de citocinese e de crescimento a 37 °C. É avirulento em camundongos e hipovirulento em Galleria a 30 °C, o que indica que a temperatura do hospedeiro não é a única razão para o fenótipo observado. Além disso, a análise de RNA-Seq mostra que na ausência da proteína correspondente, a expressão da maioria das ORFscodantes do locus MAT é parcial ou completamente reprimida a 37 °C num meio de cultura de células. Entretanto, o mutante não apresenta um defeito na iniciação do acasalamento. Estes resultados dão suporte à idéia de que acasalamento e a resposta a estresses ambientais são mecanismos que evoluíram paralelamente, e é o primeiro relato de um fator de transcrição que controla o locus MAT de um patógeno fúngico num contexto independente do acasalamento. A proteína foi, portanto, nomeada MAT locuscontroller 1 (“controladora do locus MAT 1”, Mlc1). / Gti1/Pac2 transcription factors occur exclusively in fungi and have been co-opted during evolution to perform distinct regulatory roles according to species, ranging from yeast-to-mycelium transition and virulence in dimorphic fungi, to mating in Candida and secondary metabolism in plant pathogens. As these roles are important in causing disease, we hypothesized that the Cryptococcus neoformans homologue could also control virulence in this important fungal pathogen, which causes a disease that kills hundreds of thousands of people each year. The mutant for this gene retains the ability to secrete several substances associated with virulence – melanin, urease and phospholipase – but is hypocapsular and has a cytokinesis and a growth defect at 37 °C. It is avirulent in mice and hypovirulent in Galleria at 30 °C, which indicates that host temperature is not the only reason. Furthermore, RNA-Seq analysis shows that in the absence of the protein, the expression of most protein-coding ORFs of the MAT locus is partial or completely repressed at 37 °C in a cell culture medium. However, the mutant does not have a defect in mating initiation. These results support the idea that mating and the response to environmental stress are co-evolved mechanisms, and is the first report of a transcription factor that controls the MAT locus of a fungal pathogen in a mating-unrelated context. The protein has thus been named MAT locus controller 1 (Mlc1).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-03Bitstream added on 2014-06-13T19:35:16Z : No. of bitstreams: 1 benaducci_t_me_arafcf.pdf: 492292 bytes, checksum: 320fc25ea91902b305de821a5ecc8dfc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Cryptococcus neoformans é o patógeno fúngico mais comumente encontrado em infecções do sistema nervoso central, que desperta interesse devido a sua associação com os pacientes imunocomprometidos, em especial aqueles com AIDS. Embora haja ainda pouco relatados, isolados resistentes têm emergido nos últimos anos, e a disponibilidade de um método de sensibilidade rápido e reprodutível pode contribuir para a escolha do tratamento adequado. Os antifúngicos sintéticos possuem elevada toxicidade e sua disponibilidade na prática médica é relativamente pequena, algumas vezes ineficiente, o que reforça a demanda por novas alternativas terapêuticas. A busca por novos agentes antifúngicos a partir de plantas pode viabilizar o tratamento das principais micoses, diminuindo as reações adversas. Neste âmbito, pretendeuse padronizar a citometria de fluxo para a determinação da sensibilidade de anfotericina B e de substâncias de fontes naturais, comparando-as com o micrométodo. A citometria de fluxo foi utilizada no presente estudo para testar a sensibilidade de C. neoformans baseada na ligação de iodeto de propídeo na célula fúngica. Para tanto, isolados clínicos foram selecionados para análise da sensibilidade em citometria de fluxo depois de realizada a tipagem molecular de 151 isolados de Cryptococcus spp. das regiões de São José do Rio Preto e Rio de Janeiro por RFLP do gene URA5, em que a prevalência segue igual ao quadro mundial, em que o tipo molecular VNI é o mais prevalente, bem como verificou-se que a infecção por uma nova cepa e/ou diferentes espécies pode ocorrer com relativa freqüência. Foram ainda testados 57 extratos brutos, 52 frações e 53 substâncias puras isoladas de plantas do Cerrado e Mata Atlântica contra a cepa ATCC 90012 de C. neoformans... / Cryptococcus neoformans is a fungal pathogen most commonly found in infections of the central nervous system that arouses interest because of its association with immunocompromised patients, especially those with AIDS. Although have not been much reported, resistant isolates have emerged in recent years, and the availability of a method for rapid and reproducible susceptibility may contribute to the choice of treatment. The synthetic antifungal agents have high toxicity and its availability in medical practice is relatively small, sometimes inefficient, which reinforces the demand for new therapies. The search for new antifungal agents from natural products may facilitate the treatment of major fungal infections, reducing adverse reactions. In this context, we intended to standardize the flow cytometry to determine the susceptibility of amphotericin B and natural sources substances against C. neoformans, based on binding of propidium iodide (PI) in the fungal cell. For this, clinical isolates were selected for susceptibility analysis in flow cytometry after molecular typing of 151 Cryptococcus spp isolates from São José do Rio Preto and Rio de Janeiro by RFLP of the URA5 gene. The molecular type VNI is the most prevalent, as well as verified that infection by a new strain and / or different species can occur with relative frequency. We also tested 57 crude extracts, 52 fractions and 53 pure compounds isolated from plants of the Cerrado and the Atlantic forest against the C. neoformans ATCC 90012 strain. The pure substances sorbifolin, nitensoside B and isoquercitrin, from the plant Pterogyne nitens, presented MIC of 7.8μg/ml against C. neoformans, These data were confirmed by flow cytometry, after standardizing the method for amphotericin B, whose endpoint was 50% of the PI intensity, corresponding to the... (Complete abstract click electronic access below)

Cryptococcus neoformans é um patógeno humano oportunista e uma das principais causas de infecções fúngicas relacionadas à óbitos, especialmente em pacientes imunocomprometidos. O processo de infecção inicia-se com a colonização do tecido pulmonar, e posteriormente a levedura se dissemina pela via hematogênica até alcançar o sistema nervoso central (SNC), provocando meningite. A fim de transmigrar e alcançar o SNC, as células fúngicas devem atravessar a barreira hematoencefálica (BHE). O estabelecimento adequado da doença é dependente de diferentes fatores de virulência como a cápsula polissacarídica, a capacidade de se desenvolver a 37 ºC, e outros fatores diretamente relacionados à transmigração como urease, fosfolipase B1 e ácido hialurônico sintase que são descritas como componentes essenciais para a habilidade de atravessar a BHE. O cálcio (Ca2+) é um segundo mensageiro celular que atua na via de sinalização da calcineurina. Essa via em C. neoformans é necessária e responsável pela virulência e adaptação no hospedeiro. Além disso, a regulação dos níveis intracelulares de Ca2+ é mediada pela ação de transportadores de cálcio como Pmc1 e Vcx1, os quais são foco de nossos estudos. Apesar de grandes avanços no entendimento dos mecanismos moleculares de infecção de C. neoformans, as opções terapêuticas ainda são escassas, por isso a elucidação de fatores que regulam a transmigração e a descoberta de novos alvos para fármacos é importante. Nesta dissertação foi demonstrado que os mutantes nulos para o transportador de cálcio Pmc1 (pmc1) e o duplo mutante pmc1vcx1 são avirulentos em um modelo murino de infecção sistêmica e incapazes de acessar o SNC. Além disto, a deleção do gene PMC1 causa alterações no perfil de expressão gênica da levedura, principalmente nas vias envolvidas com a transmigração e homeostase de Ca2+. Genes relacionados com a atividade de urease, e envolvidos com o mecanismo paracelular de transmigração tiveram alterações no seu perfil de expressão. Considerando os dados obtidos, é comprovada a participação do transportador Pmc1 no processo de transmigração através da BHE e para o estabelecimento adequado da doença criptococose. / Cryptococcus neoformans an opportunistic human pathogen, is the main cause of fungal infections related to death, especially in immunocompromised patients. The infection starts with the colonization of the lung tissue, thereafter the yeast disseminates hematogenously to reach the central nervous system (CNS), causing meningoencephalitis. In order to transmigrate to CNS the fungal cells must cross the blood brain barrier (BBB). For infection establishment, C. neoformans relies on virulence factors, such as polysaccharide capsule, the ability to grow at 37 ºC, and some factors directly related to transmigration. Enzymes as urease, phospholipase B and hyaluronic acid synthase are known as essential components to cross the BBB. The calcium (Ca2+) is a cellular second messenger that participates on calcineurin signaling pathway. This pathway in C. neoformans is crucial and responsible for virulence and host adaptation. Moreover, the regulation of Ca2+ intracellular levels is coordinated by Ca2+ transporters such as Pmc1 and Vcx1, which are the main foccus of our studies. Despite of many advances in understanding the molecular mechanisms of C. neoformans infection the available repertoire of antifungal drugs is still poor, therefore it is necessary to comprise the factors that regulate dissemination to CNS, and also unveil new targets for antifungal therapy. In the present study it was demonstrated through a murine model of systemic infection that the null mutants pmc1 and pmc1vcx1 are avirulent and unable to access the SNC. Besides, the disruption of PMC1 gene leads to alterations on the gene expression profile, mainly in pathways involved with transmigration and calcium homeostasis. Genes related to urease activity, and connected to paracellular mechanism of transmigration had alterations on their expression profile. Taken togheter the result shows the requirement of Pmc1 transporter to transmigration events through BBB and for proper cryptococcosis establishment.

Cryptococcus gattii é uma levedura basidiomicética que possui uma cápsula polissacarídica robusta e é um dos agentes etiológicos da criptococose. A linhagem R265 de C. gattii foi responsável pelo surto de criptococose na Ilha de Vancouver e há vários estudos indicando sua dispersão e ocupação de novos nichos ecológicos. Fatores de virulência bem caracterizados deste patógeno incluem: a capacidade de sintetizar o pigmento antioxidante melanina, a produção de uma cápsula polissacarídica antifagocíticas e a capacidade de sobreviver e proliferar a 37°C. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi identificar proteínas envolvidas na resposta da linhagem R265 de C. gattii à variação de temperatura experimentada quando o fungo deixa o ambiente para sobreviver no hospedeiro, usando análise in vitro e proteômica comparativa. Nossos dados demonstram que as proteínas com expressão aumentada a 25°C atuam principalmente em processos metabólicos de proteínas, carboidratos, lípidios, ácidos orgânicos e aminoácidos e que as proteínas com expressão aumentada a 37°C, em sua maior parte, participam de processos que incluem fosforilação, metilação, processos catabólicos de corpos cetônicos, GTP e ATP e processos metabólicos de nucleosidios. A diferença mais notável entre as condições testadas é a predominância, no desenvolvimento de C. gattii a 25°C, de proteínas envolvidas em processos de oxirredução e a presença de um número considerável de proteínas envolvidas na resposta ao stress e em processos catabólicos no desenvolvimento a 37°C. Em suma, o presente estudo é a primeira análise proteômica a fornecer informação sobre proteínas reguladas pela variação de temperatura e a primeira descrição da resposta da linhagem hipervirulenta R265 de C. gattii à esta condição. As proteínas identificadas podem ser alvos para novos estudos na identificação de proteínas-chave para o desenvolvimento do fungo a 37°C e para a pesquisa de biomarcadores que podem contribuir para o tratamento e prevenção da criptococose causada por este patógeno. / Cryptococcus gattii is a basidiomycetous yeast which has a robust polysaccharide capsule and is one of the etiological agents of cryptococcosis. The R265 strain of C. gattii was responsible for the Vancouver Island outbreak and there are various studies including their dispersal and occupation of new ecological niches. Well-characterized virulence factors of this pathogen include: the ability to synthesize the antioxidant pigment melanin; the production of an antiphagocytic polysaccharide capsule; and the ability to survive and proliferate at 37°C. In this sense, the objective of this study was identified proteins involved in the response of C. gattii strain R265 to the temperature variation experimented when the fungi leaves the environment to survive in the host, using in vitro analysis and comparative proteomics. Our data demonstrated that the proteins up-regulated at 25°C act mainly in protein, carbohydrate, lipid, organic acid and amino acid metabolic processes and proteins up-regulated at 37°C participate mostly in processes that include phosphorylation, methylation, ketone body, GTP and ATP catabolic process and nucleoside metabolic process. The most striking difference between the conditions tested is the prevalence of proteins involved in oxidation-reduction in C. gattii growth at 25°C and the presence of a relevant number of proteins involved in stress response and catabolic process in C. gattii growth at 37°C. In brief, this study is the first proteomic analysis to provided information about proteins regulated by the infection temperature and the first description of the response of C. gattii high virulent strain R265 to this condition. The proteins identified could be targets to further studies for the identification of key proteins for the development at 37°C and to the search for biomarkers that can contribute to the treatment and prevention of cryptococcosis caused by this pathogen.

Processos celulares, incluindo crescimento celular, transporte de organelas, endocitose, exocitose e citocinese requerem um citoesqueleto intacto. A tropomiosina (Tpm1) é uma proteína dimérica de citoesqueleto altamente conservada, que forma polímeros que se associam aos filamentos de F-actina em células musculares e não musculares. Essa ligação estabiliza os filamentos de actina evitando a despolimerização por outros fatores. Assim, a tropomiosina desempenha um papel fundamental na integridade celular e também permite que processos como secreção, localização e função de muitas proteínas sejam exercidas, de acordo com a demanda celular exigida em diferentes situações. Em leveduras, Tpm1 participa da manutenção destes processos, assim como na integridade celular e morfologia da célula. Neste estudo, uma análise do gene que codifica para tropomiosina e a funcionalidade do produto codificado por ele foi realizada para a levedura Cryptococcus gattii. Foi realizada a construção de uma linhagem mutante de tropomiosina, que revelou que Tpm1 está envolvida na formação da cápsula polissacarídica, morfologia e virulência do fungo. Mutação no gene de Tpm1 leva a alterações no citoesqueleto celular, crescimento e morfologia, e, defeitos de citocinese. Estes resultados indicam um papel crucial para Tpm1 na formação de cápsula polissacarídica, morfologia e virulência de C. gattii. / Cellular processes including cell growth, organelle transport, endocytosis, exocytosis and cytokinesis require an intact cytoskeleton. Tropomyosin (Tpm1) is a dimeric protein of the highly conserved cytoskeleton forming polymers which are associated with the F-actin filaments in muscle and non-muscle cells. This binding stabilizes actin filaments preventing depolymerization by other factors. Thus, tropomyosin plays a key role in cellular integrity and also allows processes such as secretion, localization and function of many proteins to be performed according to the required cellular demand in different situations. In yeasts, Tpm1 participates in the integrity of these processes, cell integrity and cell morphology. Tropomyosin also plays an important role in the secretion, localization, and function of many proteins, in fungi. In this study we performed a construction of a Cryptococcus gattii tropomyosin mutant strain, which revealed that disruption of C. gattii tropomyosin gene leads to changes in cytoeskeleton, abnormal growth and morphology, defective cell separation, assembly of the polysaccharide capsule and virulence. Taken together, these results indicate a central role for Tpm1 in the assembly of the polysaccharide capsule, morphology and virulence of C. gattii.

O fungo patogênico Cryptococcus gattii é um dos agentes etiológicos da criptococcose, uma doença fatal que envolve a formação de criptococomas nos pulmões e cérebro em hospedeiros imunocompetentes. O monitoramento da patogênese de C. gattii e sua colonização nos diferentes órgãos em modelos animais geralmente são analisados pelo método laborioso e impreciso de contagem das unidades formadoras de colônias (UFC). Neste trabalho foi desenvolvido um modelo prático de monitoramento da infecção e da eficácia de tratamentos antifúngicos, através da construção de uma linhagem de C. gattii expressando constitutivamente o gene repórter mCherry e da avaliação por imagem baseada em fluorescência. Após a infecção intranasal de camundongos e do tratamento com anfotericina B (AMB) ou fluconazol (FLC) durante 4 a 7 dias, pulmões, rins, baço e o cérebro foram removidos e examinados em IVIS Lumina, e a infecção foi monitorada pelo método tradicional de contagem de UFC. As análises por imagem demonstraram a predileção de C. gattii pelo trato respiratório, com presença reduzida no sistema nervoso central. Estas observações foram consistentes com as obtidas pela determinação de UFC. As análises por imagem e a determinação por UFC corroboraram os resultados relativos aos efeitos do tratamento com FLC. Entretanto, os dados foram significativamente diferentes quando AMB foi utilizada. Os resultados obtidos sugerem esta técnica como um potencial método para a investigação da dinâmica da infecção e da sua resposta a tratamentos terapêuticos. / The pathogenic fungus Cryptococcus gattii is one of the etiological agents of human cryptococcosis, which may evolve to the formation of cryptococcomas in the lungs and brain of immunocompetent hosts. Monitoring the progression of pathogenesis and organ colonization in animal models is important in the study of infectious microorganisms. However, this monitoring usually involves laborious and imprecise methods, such as colony forming unit (CFU) determination. Here, we propose the use of a practical model to monitor C. gattii infections in mice and to evaluate antifungal treatment. Our approach involved the infection of mice with a C. gattii strain that constitutively expresses the mCherry reporter gene, followed by fluorescence-based imaging analysis of the colonized organs. Mice were infected intranasally with the fluorescent C. gattii strain and treated with amphotericin B (AMB) or fluconazole (FLC) for 4 or 7 days. The lungs, kidney, spleen, and brain were excised and examined in an IVIS Lumina instrument to determine fluorescence intensity and for CFU determination. Imaging analyses showed that C. gattii primarily colonizes the respiratory tract, with reduced dissemination to the central nervous system. This observation was consistent with the results of CFU determination. The evaluation of the effects of fluconazole treatment in infected mice revealed that both imaging and CFU methods produced similar results. However, the results of the two methods were considerably different when the effects of AMB were evaluated. Our results support the use of imaging-based techniques to monitor infections caused by C. gattii in mice, as well as the response of animal hosts to treatment with antifungals.

O complexo Cryptococcus possui 37 espécies descritas, das quais se destacam C. neoformans e C. gattii devido a sua capacidade de causar doença tanto em humanos como animais. A fim de se prevenir de organismos patogênicos, o hospedeiro pode reduzir a disponibilidade de nutrientes em um processo conhecido como imunidade nutricional. Além disso, é bem descrito o papel central de metais essenciais em relação à expressão dos fatores de virulência nas espécies patogênicas do gênero Cryptococcus. MicroRNAs (miRNAs) são importantes mediadores da expressão gênica em resposta a estresses, incluindo privação de metais ou toxicidade causada pelos mesmos. Entretanto, pouco é conhecido sobre expressão de miRNAs ou miRNAs-like em C. gattii. Portanto, o objetivo desde trabalho foi determinar o perfil miRNAs ou miRNAs-like produzidos por C. gattii durante privação de ferro e privação de zinco. Células de C. gattii R265 foram cultivadas em três condições: privação de zinco, privação de ferro e condição controle. As sequências dos pequenos RNAs foram obtidas por RNA-Seq. A fim de identificar miRNAs em C. gattii, as sequências não redundantes foram alinhadas às sequências dos genomas das linhagens de C. gattii R265 e WM276. Foi realizada a predição de miRNAs ou microRNA-like com ferramentas de bioinformática que resultou em 31 possíveis miRNAs na linhagem R265 e 26 na linhagem WM276, respectivamente. Análises in silico da expressão diferencial dos miRNAs mostraram que a maioria está presente nas três condições, ao passo que apenas dois estão presentes apenas nas condições de privação de metais. Desta forma, estes miRNAs-like podem estar exercendo algum papel importante na homeostase de metais em resposta a condições que mimetizam o ambiente de infecção. Visto que a linhagem R265 de C. gattii não possui um gene codificador da proteína Argonauta, a qual desempenha um papel central na via de RNA de interferência (RNAi), esta via possivelmente não seria responsável pelo silenciamento de outros genes. Levanta-se a hipótese que estes miRNAs-like poderiam ser exportados da célula e, então, modular a expressão gênica no hospedeiro. Esta análise foi iniciada pela avaliação de possíveis alvos expressos pelos genomas de camundongo e humano. Alguns destes alvos mostraram relação com a resposta imune nos hospedeiros. Esta identificação deve esclarecer o papel desenvolvido por miRNAs na regulação da expressão gênica na interação patógeno-hospedeiro. / The Cryptococcus complex has 37 species described, from which C. neoformans and C. gattii stand out for their ability to cause disease in humans and animals. To prevent infection with pathogenic microorganisms, host may reduce the availability of nutrients in a process known as nutritional immunity. Furthermore, it is well described that essential metals have central roles related to the regulation of expression of virulence factors in pathogenic Cryptococcus species. MicroRNAs (miRNAs) are important mediators of gene expression in response to several stresses, including metal deprivation or toxicity. However, little is known about microRNAs or miRNAs-like expression in C. gattii. Therefore, the aim of this work was to profile miRNAs produced by C. gattii during iron and zinc deprivation. C. gattii R265 cells were incubated in three conditions: zinc deprivation, iron deprivation and control condition. The sequences of small RNAs were obtained by RNA-Seq. To identify miRNAs or miRNAs-like in C. gattii, non-redundant reads were aligned to sequences of C. gattii R265 and WM276 strains genomes. MiRNAs prediction was and resulted in 31 possible miRNAs in R265 strain and 26 in WM276 strain, respectively. In silico analysis of miRNAs differential expression showed that the majority of them are present in the three conditions, while two are present only in metal deprivation. Thereby, these miRNAs-like may be exerting some important role at metal homeostasis in response to infection environment mimicry conditions. As the C. gattii R265 strain does not have an Argonaut encoding gene, the protein that plays a central role in the RNA interference (RNAi) pathway, we assumed that probably this pathway would not be responsible for silencing of others genes. We hypothesized that these miRNAs-like could be exported and modulate the gene expression in host cells. This analysis was initialized by evaluating the potential targets expressed by human and mouse genome. Some of these targets were related to immune response in the host. This identification should clarify the role played by miRNAs in the regulation of gene expression in the host-pathogen interaction.