Attachment strength of Listeria spp. and their InlA expression was assessed. Listeria monocytogenes 19111 exhibited the strongest attachment strength with L. monocytogenes 19115, L. grayi, L. innocua, and L. monocytogenes 7644 being the weakest. InlA expression was not detected in silver stained SDS gels but was detected in Western blotting images. Internalin A was only detected in protein extracts of L. monocytogenes 19111 and 7644 with band intensities of 50.1 and 2.5 pixels, respectively. Greater InlA expression was correlated with higher attachment strength in L. monocytogenes 19111. Listeria monocytogenes 19115 did not express InlA but it had a stronger attachment than L. monocytogenes 7644 which demonstrated InlA expression. Intensity of InlA expressed in L. monocytogenes 19111 increased when temperature increased from 10 to 40 oC, and L. monocytogenes 7644 only expressed InlA at 40 oC. It was also determined that InlA was more expressed in nutrient-rich media than in nutrient-poor media.

Listeria monocytogenes ist ein weit verbreitetes, Gram-positives humanpatho-genes Bakterium, welches in immunsupprimierten Personen das Krankheitsbild der Listeriose auslösen kann. Der Infektionszyklus der Listerien im Wirt ist im Hinblick auf die Pathogenese dieses Erregers intensiv untersucht worden. Die Regulation der verschiedenen beteiligten Virulenzfaktoren unterliegt in L. monocytogenes einer starken Kontrolle, die einerseits durch regulatorische Proteine aber auch durch Umweltfaktoren beeinflusst wird. Die Mechanismen, die auf transkriptionaler wie auch auf translationaler Ebene die Expression verschiedener listerieller Virulenzgene regulieren, wurden kürzlich näher charakterisiert. Es wurden für verschiedene listerielle Virulenzgene Riboswitch-mechanismen zur Expressionskontrolle in Listerien neu beschrieben. Durch Vorarbeiten wurde auch für das inlAB-Operon ein posttranskriptionaler Regu-lationsmechanismus postuliert. Dabei wurde der anaerobe Stoffwechsel der Listerien als möglicher Auslöser für die beobachtete Translationssteigerung des inlA- und inlB-Gens diskutiert. Innerhalb der vorliegenden Arbeit sollte nun weitergehend untersucht werden, in welchem Bereich der Sequenz des inlAB-Operons sich regulatorische Strukturen zur posttranskriptionalen Regulation unter anaeroben Wachstumsbedingungen befinden. Dazu wurden verschiedene Mutanten mit unterschiedlichen Deletionen im inlAB-Operon konstruiert und die Transkription und Translation sowohl des inlA-, als auch des inlB-Gens betrachtet. Eine Deletion im aroA-Gen bewirkt das Wachstum der Bakterien bei anaerobem Stoffwechsel. Diese Deletion wurde in die konstruierten Stämme eingefügt, um die Expression der Gene unter den verschiedenen Wachstumsbedingungen vergleichen zu können. Außerdem wurden verschiedene gus-Reportergen-Fusionsmutanten und Promotor-austauschmutanten konstruiert, um quantitativ aussagekräftigere Daten zu erheben. Die Charakterisierung der Mutanten ließ erkennen, dass keiner der deletierten Bereiche des inlAB-Operons von L. monocytogenes für die beobachtete Translationssteigerung im inlA-Gen bei anaerobem Stoffwechsel verantwortlich zu sein scheint. Das inlB-Gen war innerhalb der hier gezeigten Experimente nicht posttranskriptional reguliert, wie im Vorfeld postuliert. Nach plasmidkodierter Expression verschiedener Bereiche des inlAB-Operons konnte, verglichen mit genomischer Expression, keine Veränderung in der inlA-Expression beobachtet werden. Die mögliche Beteiligung eines potentiellen Regulatorproteins konnte innerhalb dieser Arbeit daher nicht näher eingegrenzt werden. Auch ein Einfluss der regulatorischen Faktoren Hfq und CcpA auf die Expression des InlA Proteins in der L. monocytogenes ΔaroA-Mutante konnte nicht gefunden werden. Es zeigte sich interessanterweise außerdem, dass weitere Virulenzgene wie actA und hly unter den anaeroben Bedingungen ebenfalls eine Translations-steigerung zeigten. Somit stellt sich abschließend die Frage, ob es sich bei der beobachteten Translationssteigerung des inlA-Gens wirklich um einen durch bestimmte Strukturen in der inlAB-mRNA ausgelösten Mechanismus handelt. L. monocytogenes ist als intrazellulär replizierendes, Gram-positives Bakterium interessant für den Einsatz in immun- und tumortherapeutischen Anwendungen. Attenuierte L. monocytogenes-Stämme wurden dazu bereits erfolgreich im Mausmodell als Trägerbakterien für Impfstoffstrategien eingesetzt. Die gezielte Infektion von Geweben ist jedoch aufgrund des wenig ausgeprägten Zelltropismus der Listerien im Wirt bisher ein Problem für einen Einsatz in bakterienbasierten Anwendungen, wie z.B. der Tumor- oder Gentherapie. Innerhalb dieser Arbeit wurden L. monocytogenes-Stämme konstruiert, bei denen chromosomal das für die Integrase codierende Gen gegen das Gen für das Staphylokokken Protein A (SPA) unter der Kontrolle listerieller Promotoren ausgetauscht wurde. Die erfolgreiche Oberflächenlokalisation von Protein A in der Zellwand von Listerien konnte im Western Blot oder in funktionellen Immunfluoreszenzfärbungen in Mikroskop- und FACS-Analysen nachgewiesen werden. Diese Stämme sollen im Cell Targeting zur gezielten Infektion von Geweben eingesetzt werden. Dazu konnten die Bakterien über Herceptin®-HER2/neu-vermittelte Adhäsion an SK-BR-3-Zellen erfolgreich in diese aufgenommen werden und innerhalb dieser replizieren. Die neu konstruierten Listeria-Stämme zeigten im Mausmodell keine Veränderung in ihrer Virulenz verglichen mit nicht-SPA-exprimierenden Stämmen. Die in dieser Arbeit vorgestellte Antikörper-Rezeptor-vermittlelte Aufnahme der Listerien in Zellen stellt einen neuen, bisher nicht beschriebenen Mechanismus dar, der in vielen therapeutischen Anwendungen zur Infektion spezifischer Gewebe durch Listerien genutzt werden kann. / Listeria monocytogenes is a widely distributed gram-positive pathogenic bacterium, that causes the disease listeriosis in immunocompromised persons. The infectious cycle of this pathogen has been well investigated concerning the mechanisms of pathogenesis. The regulation of the involved virulence factors underlie strong control mechanisms both by regulatory proteins and environmental conditions. The mechanisms that control the expression of listerial virulence genes on the transcriptional and translational level have recently been characterized more closely. For some of these virulence factors, regulatory posttranscriptional riboswitch control mechanisms have recently been newly described in Listeria. In studies prior to this work, a posttranscriptional regulation mechanism has been postulated for the inlAB-Operon, also. As a trigger for the enhanced translation of the inlA and inlB gene the anaerobic metabolism of Listeria has been discussed. In the here presented work, it should be further investigated which part of the inlAB operon comprises regulatory structures for the posttranscriptional regulation at anaerobic growth conditions. To this purpose, different mutants with varying deletions in the inlAB operon have been constructed and transcription and translation of both the inlA and inlB genes observed. A deletion in the aroA gene provokes growth of the bacteria at anaerobic metabolism. This deletion was introduced in the newly constructed strains to be able to compare the different growth conditions. Additionally, gus-reportergene fusion as well as promoter exchange mutants were constructed to be able to raise quantitatively significant data. The characterization of the deletion mutants showed that none of the introduced deletions in the inlAB operon seems to be responsible for the enhanced expression of inlA in anaerobically growing Listeriae. In the here presented experiments, the inlB-gene was not found to be posttranscriptionally regulated, in accordance with a previous report. The plasmid encoded expression of different parts of the inlAB operon did not lead to an alteration in the inlA expression compared to genomically encoded inlA. The possible interaction of a potential regulator protein could thus not be further elucidated. Also, the engagement of the regulators like Hfq or CcpA could not be found. Interestingly, also the virulence genes actA and hly showed an enhanced translational efficiency under the given conditions. Thus, in the herein presented work, the question is raised, whether the observed translation enhancement of the inlA gene is really due to regulatory structures within the inlAB-mRNA. As an intracellularly replicating, Gram positive bacterium, L. monocytogenes is a very interesting means to be used in immuno- or tumortherapeutic applications. Attenuated L. monocytogenes strains have already been successfully applied as carrier strains in vaccine strategies in the mouse model. Due to the distinct cell tropism of Listeriae in the host, the targeted infection of tissue has so far been a problem regarding the use in bacteria-based applications like tumor or gene therapy. In this work, L. monocytogenes strains have been constructed, that contain the chromosomal integrase gene exchanged for the staphylococcal Protein A (SPA) gene under the control of different listerial promoters. The successful translocation and anchoring of SPA in the cell wall was confirmed by either western blot or functionally by immunofluorescence staining using microscopic and FACS analysis. These strains should be used to specifically infect tissues via cell targeting. Through Herceptin®-HER2/neu-mediated adhesion to SK-BR-3 cells the bacteria could be successfully taken up and replicate in these cells. The newly constructed Listeria strains did not show any alteration in virulence in the mouse model when compared to non-SPA-expressing strains. The herein presented antibody-receptor-mediated uptake of the Listeriae in cells demonstrates a new, so far not described mechanism, that can be used in many therapeutic applications involving the infection of specific tissues by Listerae.

<p>Für das Verständnis der Strukturbildung bei Proteinen ist es wichtig, allgemein geltende Prinzipien der Stabilität und Faltung zu verstehen. Bisher wurde viel Arbeit in die Erörterung von Gesetzmäßigkeiten zu den Faltungseigenschaften von globulären Proteinen investiert. Die große Proteinklasse der solenoiden Proteine, zu denen z. B. Leucine-Rich Repeat- (LRR-) oder Ankyrin-Proteine gehören, wurde dahingegen noch wenig untersucht. Die Proteine dieser Klasse sind durch einen stapelförmigen Aufbau von sich wiederholenden typischen Sequenzeinheiten gekennzeichnet, was in der Ausbildung einer elongierten Tertiärstruktur resultiert. In der vorliegenden Arbeit sollte versucht werden, die Stabilität und Faltung eines LRR-Proteins mittels verschiedener biophysikalischer Methoden zu charakterisieren. Als Untersuchungsobjekt diente die für die Infektion ausreichende zentrale LRR-Domäne des Invasionsproteins Internalin B (InlB₂₄₁) des Bakteriums <i>Listeria monocytogenes</i>. Des weiteren sollten die Integrität und die Stabilitäts- und Faltungseigenschaften der sogenannten Internalin-Domäne (InlB₃₂₁) untersucht werden. Hierbei handelt es sich um die bei allen Mitgliedern der Internalinfamilie vorkommende Domäne, welche aus einer direkten Fusion des C-terminalen Endes der LRR-Domäne mit einer Immunglobulin (Ig)-ähnlichen Domäne besteht.</p> <p>Von beiden Konstrukten konnte eine vollständige thermodynamische Charakterisierung, mit Hilfe von chemisch- bzw. thermisch-induzierten Faltungs- und Entfaltungsübergängen durchgeführt werden. Sowohl InlB₂₄₁ als auch InlB₃₂₁ zeigen einen reversiblen und kooperativen Verlauf der chemisch-induzierten Gleichgewichtsübergänge, was die Anwendung eines Zweizustandsmodells zur Beschreibung der Daten erlaubte. Die zusätzliche Ig-ähnliche Domäne im InlB₃₂₁ resultierte im Vergleich zum InlB₂₄₁ in einer Erhöhung der freien Enthalpie der Entfaltung (8.8 kcal/mol im Vergleich zu 4.7 kcal/mol). Diese Stabilitätszunahme äußerte sich sowohl in einer Verschiebung des Übergangsmittelpunktes zu höheren Guanidiniumchlorid-Konzentrationen als auch in einer Erhöhung der Kooperativität des Gleichgewichtsübergangs (9.7 kcal/mol/M im Vergleich zu 7.1 kcal/mol/M). Diese Beobachtungen zeigen dass die einzelnen Sequenzeinheiten der LRR-Domäne nicht unabhängig voneinander falten und dass die Ig-ähnliche Domäne, obwohl sie nicht direkt mit dem Wirtszellrezeptor während der Invasion interagiert, eine kritische Rolle für die <i style='mso-bidi-font-style:normal'>in&nbsp;vivo</i> Stabilität des Internalin B spielt. Des weiteren spiegelt die Kooperativität des Übergangs die Integrität der Internalin-Domäne wieder und deutet darauf hin, dass bei beiden Proteinen keine Intermediate vorliegen.</p> <p>Kinetische Messungen über Tryptophanfluoreszenz und Fern-UV<span style='color:red'> </span>Circulardichroismus deuteten auf die Existenz eines relativ stabilen Intermediates auf dem Faltungsweg der LRR-Domäne hin. Faltungskinetiken aus einem in pH&nbsp;2 denaturierten Zustand zeigten ein reversibles Verhalten und verliefen über ein Intermediat. Eine Erhöhung der Salzkonzentration des sauer-denaturierten Proteins führte zu einer Kompaktierung der entfalteten Struktur und resultierte im Übergang zu einem alternativ gefalteten Zustand. Bei der Internalin-Domäne deuteten kinetische Messungen des Fluoreszenz- und Fern-UV Circulardichroismus-Signals während der Entfaltung möglicherweise auf die Präsenz von zwei Prozessen hin. Der erste langsame Entfaltungsprozess kurz nach dem Übergangsmittelpunkt zeigte eine starke Abhängigkeit von der Temperatur, während der zweite schnellere Prozess der Entfaltung stärker von der Guanidiniumchlorid-Konzentration abhing. Renaturierungskinetiken zeigten das Auftreten von mindestens einem Faltungsintermediat. Kinetische Daten aus Doppelsprungexperimenten lieferten für die Erklärung der langsamen Faltungsphase zunächst keinen Hinweis auf dass Vorliegen einer Prolinisomerisierungsreaktion. Die vollständige Amplitude während der Renaturierung konnte nicht detektiert werden, weswegen von einer zweiten schnellen Phase im Submillisekundenbereich ausgegangen werden kann.</p> <p>Die Ergebnisse der Faltungskinetiken zeigen, dass die InlB-Konstrukte als Modelle für die Untersuchung der Faltung von Solenoidproteinen verwendet werden können.<span lang=EN-GB style='mso-ansi-language: EN-GB'><o:p></o:p></span></p> / <p class=MsoBodyText><span lang=EN-GB style='mso-ansi-language:EN-GB'>To understand the processes of protein structure formation, it is necessary to investigate protein stability and protein folding kinetics. The focus of many folding studies has been directed at small, globular proteins. The larger class of solenoid proteins, including leucine-rich repeat (LRR) and ankyrin proteins, has not been extensively investigated. These proteins contain tandem repeat motifs, and their tertiary structure consists of a regular linear array of modules that stack to form non-globular elongated or supercoiled structures. In the present work, the folding and stability of the central LRR domain of the invasion protein internalin B (InlB₂₄₁) from the bacterium <i>Listeria monocytogenes</i> was characterized using different biophysical techniques. In addition, the integrity, stability and folding behavior of the so-called internalin-domain (InlB₃₂₁) was investigated. In this single domain, which is found in all members of the internalin-family, an immunoglobulin (Ig)-like domain is directly fused to the C-terminal end of the LRR domain.<span style='color:red'><o:p></o:p></span></span></p> <p class=MsoBodyText><span lang=EN-GB style='mso-ansi-language:EN-GB'>A complete thermodynamic characterization of the stability of both constructs was performed, using chemical- and temperature-induced folding and unfolding transitions. The reversible and cooperative equilibrium transition of InlB₂₄₁ and InlB₃₂₁ allowed the use of a two-state model for the description of the data points. The additional Ig-like domain present in InlB₃₂₁ resulted in an increase of the unfolding free energy (8.8 kcal/mol compared to 4.7 kcal/mol). This resulted both, from a shift of the transition midpoint to higher denaturant concentration, and from an increase in the <i>m</i>-value, the denaturant dependence of the unfolding free energy (9.7 kcal/mol/M compared to 7.1 kcal/mol/M). These observations suggest that the unravelling of the individual structural repeats in the LRR region is a cooperative process and that the tight fusion with the Ig-like domain leads to a dramatically increased stability <i>in vivo</i> without interfering with the functionality of the protein. In addition, the cooperativity of the equilibrium transition reflects the integrity of the internalin-domain, and suggests that both InlB fragments unfold without significantly populated equilibrium intermediates.<o:p></o:p></span></p> <p class=MsoBodyText><span lang=EN-GB style='mso-ansi-language:EN-GB'>Kinetic measurements with tryptophan fluorescence and far-UV circular dichroism are indicative for the existence of a relative stable intermediate on the folding pathway of the LRR domain. Refolding kinetics from an acid-denatured state showed a reversible behavior and passes off an intermediate. An increase in the salt concentration of the acid-denatured protein results in a transition of the unfolded structure to a compact and alternatively folded state. Unfolding kinetics of the internalin-domain measured by fluorescence and far-UV circular dichroism are indicative for the possible presence of two processes. The first slow unfolding process after the transition midpoint showed a strong dependence on temperature, whereas the second and faster unfolding process showed a stronger dependence on the denaturant concentration. Renaturation kinetics indicated the existence of at least one folding intermediate. Preliminary double-mixing experiments revealed no evidence for a rate-limiting proline isomerization reaction. It was not possible to detect the complete amplitude of the renaturation reaction, suggesting existence of a second faster phase occuring in the submillisecond range.<o:p></o:p></span></p> <p class=MsoBodyText><span lang=EN-GB style='mso-ansi-language:EN-GB'>The results on folding kinetics prove the InlB constructs to be suitable models for the investigation of solenoid protein folding by techniques of high structural resolution.<o:p></o:p></span></p>

Internalin J (InlJ) gehört zu der Klasse der bakteriellen, cysteinhaltigen (leucine-rich repeat) LRR Proteine. Bei den Internalinen handelt es sich um meist invasions-assoziierte Proteine der Listerien. Die LRR-Domäne von InlJ ist aus 15 regelmäßig wiederkehrenden, stark konservierten Sequenzeinheiten (repeats, 21 Aminosäuren) aufgebaut. Ein interessantes Detail dieses Internalins ist das stark konservierte Cystein innerhalb der repeats. Daraus ergibt sich eine ungewöhnliche Anordnung von 12 Cysteinen in einem Stapel. Die Häufigkeit von Cysteinen in InlJ ist für ein extrazelluläres Protein von L. monocytogenes außergewöhnlich, und die Frage nach ihrer Funktion daher umso brennender. Im Vergleich zum ubiquitären Vorkommen der sogenannten repeat-Proteine in der Natur sind Studien zu ihrer Stabilität und Faltung nicht äquivalent vertreten. Die zentrale Eigenschaft der repeat-Proteine ist ihr modularer Aufbau, der durch einfache Topologie gekennzeichnet ist und auf kurzreichenden Wechselwirkungen basiert. Diese Topologie macht repeat-Proteine zu idealen Modellproteinen, um die stabilitätsrelevanten Wechselwirkungen zu separieren und zuzuordnen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Faltung und Entfaltung von InlJ umfassend charakterisiert und die Relevanz der Cysteine näher beleuchtet. Die spektroskopische Charakterisierung von InlJ zeigte, dass dessen Faltungszustand durch zwei Tryptophane im N- und C-Terminus fluoreszenzspektroskopisch gut zugänglich ist. Die thermodynamische Stabilität wurde mittels fluoreszenz-detektierten, Guanidiniumchlorid-induzierten Gleichgewichtsexperimenten bestimmt. Um die kinetischen Eigenschaften von InlJ zu erfassen, wurden die Faltungs- sowie die Entfaltungsreaktion spektroskopisch untersucht. Die Identifizierung der produktiven Faltungsreaktion war lediglich durch die Anwendung des reversen Doppelsprungexperiments möglich. Die Auswertung erfolgte nach dem Zweizustandsmodell, wonach die Faltung dem „Alles-oder-Nichts“ Prinzip folgt. Die Gültigkeit dieser Annahme wurde durch die kinetische Charakterisierung bestätigt. Es wurde sowohl in den Gleichgewichtsexperimenten als auch in den kinetisch erhaltenen Daten eine hohe freie Stabilisierungsenthalpie festgestellt. Die hohe Stabilität von InlJ geht mit hoher Kooperativität einher. Die kinetischen Daten zeigen zudem, dass die hohe Kooperativität hauptsächlich der Faltungsreaktion entstammt. Der Tanford-Wert von 0.93 impliziert, dass die Oberflächenänderung während der Faltung bereits zum größten Teil erfolgt ist, bevor der Übergangszustand ausgebildet wurde. Direkte strukturelle Informationen über den Übergangszustand wurden mit Hilfe von Mutationsstudien erhalten. Zu diesem Zweck wurden 12 der 14 Cysteine gegen ein Alanin ausgetauscht. Die repeats 1 bis 11 von InlJ beinhalten jeweils ein Cystein, deren Anordnung eine Leiter ergibt. Deren Substitutionen haben einen vergleichbar destabilisierenden Effekt auf InlJ von durchschnittlich 4.8 kJ/mol. Die Verlangsamung der Faltung deutet daraufhin, dass die Interaktionen der repeats 5 bis 11 im Übergangszustand bereits voll ausgebildet sind. Demnach liegt bei InlJ ein zentraler Faltungsnukleus vor. Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurde eine hohe Stabilität und ein stark-kooperatives Verhalten für das extrazelluläre Protein InlJ beobachtet. Diese Erkenntnisse könnten wichtige Beiträge zur Entwicklung artifizieller repeat-Proteine leisten, deren Verwendung sich stetig ausweitet. / Internalin J (InlJ) is a member of the family of bacterial cysteine-containing leucine-rich repeat (LRR) proteins. Internalins are invasion-associated surface proteins of Listeria monocytogenes. The LRR domain of InlJ consists of 15 repeating units, which are arranged in tandem. The consensus sequence consists of 21 residues. Interestingly, a leucine residue which is highly conserved among the Internalins is replaced by cysteine. This results in a continuous cysteine ladder of 12 repeats. This frequency of cysteines is remarkable for an extracellular protein of L. monocytogenes. Stability and folding of repeat proteins are not equivalently studied considering their ubiquitous distribution in nature. Their modular structure results in simple topology and is dominated by short-range interactions. These characteristic features of repeat proteins facilitate the separation and identification of stabilizing interactions, making repeat proteins to ideal model systems for folding studies. In this work the folding and unfolding of InlJ has been extensively characterized, shedding light on the relevance of the cysteines. Two tryptophans located in the N- and C-terminus allowed monitoring the folding state of the entire protein via fluorescence. Thermodynamic stability was therefore derived by guanidinium chloride induced equilibrium experiments. Furthermore, the chemically induced unfolding and folding reactions were characterized with respect to their kinetics. Interrupted refolding experiments were essential for tracking the productive folding reaction of InlJ. Analysis of the kinetic and equilibrium data leads to the conclusion that the results are compatible with a two-state model. The study presented here reveals high stability of the protein InlJ in conjunction with high cooperativity. Kinetic data disclosed the origin of high cooperativity in the folding reaction; with a Tanford value of about 0.93. This high value implicates that the major change of the accessible surface area occurs before the transition state is formed. Mutational studies provided more detailed structural information about the transition state. 12 of 14 cysteine residues were mutated to alanine for this purpose. The cysteines in repeats 1 to 11 stack over each other and form a ladder of reduced cysteines. The substitution of one of these cysteines has an average destabilizing effect of 4.8 kJ/mol. The deceleration of the folding reaction by the substitution shows that repeats 5 to 11 are already fully structured in the transition state, pointing to a central nucleus in the folding of the LRR-protein InlJ. The extracellular protein InlJ reveals extreme stability and high cooperativity. The insights into the folding of this LRR motif could facilitate the design of further artificial repeat proteins.

Devido à gravidade da manifestação clínica e pelas altas taxas de mortalidade em populações de risco, o controle e a prevenção da listeriose, doença causada pela L. monocytogenes, representa um importante desafio às autoridades sanitárias. A dificuldade de recuperar organismos envolvidos nos surtos, a sub-notificação e a demora na realização de análises convencionais são alguns dos fatores que retardam ou impedem intervenções em situações de surto. Com o advento da biologia molecular,novas técnicas têm sido empregadas para a identificação e tipificação da L. monocytogenes, com o intuito de contribuir com os estudos epidemiológicos e de vigilância sanitária de alimentos. O presente estudo visou confirmar a taxonomia e o perfil genotípico de 31 cepas isoladas de diversos tipos de carne, supostamente identificadas como L. monocytogenes, por intermédio das técnicas de Reação de Cadeia pela Polimerase (PCR), com o emprego de iniciadores de identificação dos genes 16S rRNA e Internalina A e B, para confirmação da espécie. Os resultados indicaram que apenas 20 (65%) das cepas foram confirmadas como sendo da espécie investigada. Foi realizada ainda a avaliação de similaridade nas 20 cepas confirmadas, através da Eletroforese em Campo Pulsado (PFGE), que revelou grande diversidade genotípica, caracterizada por 18 diferentes perfis, segundo o coeficiente de similaridade de Pearson. Os resultados demonstraram que as técnicas moleculares são de grande utilidade para a identificação e tipificação de L. monocytogenes, caracterizando-se como importantes ferramentas epidemiológicas. / Due to the seriousness of clinical manifestations and high rates of mortality of the listeriosis disease in populations at risk, control and prevention of this disease, caused by L. monocytogenes, represent an important challenge to sanitation authorities. Difficulties of recovering organisms involved in outbreaks; sub notification; and, the delay in accomplishing conventional analysis are some of the factors that slow-down or even prevent health interventions in outbreak occurrences. With the advent of the molecular biology, new techniques have been employed for identifying and typifying the L. monocytogenes aiming at contributing to studies on epidemiology and sanitary surveillance of foods. The present study aimed at ratifying the taxonomy and the genotypic profile of 31 isolated stocks of varied types of meats supposedly identified as L. monocytogenes by means of the Polymerase Chain Reaction (PCR) employing identification starters of genes 16 rRNA and A and B Internalin in order to confirm the species. Results indicated that only 20 (65.0%) of the stocks were confirmed as being from the investigated species. Another evaluation of similarity were also carried out along with the 20 stocks ratified through pulsed field gel electrophoresis (PFGE), which disclosed a great genotypic diversity characterized by 18 different profiles, according to the Pearson’s similarity coefficient. Results demonstrated that the molecular techniques are very helpful for identifying and typifying the L. monocytogenes, characterizing themselves as important epidemiological tools.

Devido à gravidade da manifestação clínica e pelas altas taxas de mortalidade em populações de risco, o controle e a prevenção da listeriose, doença causada pela L. monocytogenes, representa um importante desafio às autoridades sanitárias. A dificuldade de recuperar organismos envolvidos nos surtos, a sub-notificação e a demora na realização de análises convencionais são alguns dos fatores que retardam ou impedem intervenções em situações de surto. Com o advento da biologia molecular,novas técnicas têm sido empregadas para a identificação e tipificação da L. monocytogenes, com o intuito de contribuir com os estudos epidemiológicos e de vigilância sanitária de alimentos. O presente estudo visou confirmar a taxonomia e o perfil genotípico de 31 cepas isoladas de diversos tipos de carne, supostamente identificadas como L. monocytogenes, por intermédio das técnicas de Reação de Cadeia pela Polimerase (PCR), com o emprego de iniciadores de identificação dos genes 16S rRNA e Internalina A e B, para confirmação da espécie. Os resultados indicaram que apenas 20 (65%) das cepas foram confirmadas como sendo da espécie investigada. Foi realizada ainda a avaliação de similaridade nas 20 cepas confirmadas, através da Eletroforese em Campo Pulsado (PFGE), que revelou grande diversidade genotípica, caracterizada por 18 diferentes perfis, segundo o coeficiente de similaridade de Pearson. Os resultados demonstraram que as técnicas moleculares são de grande utilidade para a identificação e tipificação de L. monocytogenes, caracterizando-se como importantes ferramentas epidemiológicas. / Due to the seriousness of clinical manifestations and high rates of mortality of the listeriosis disease in populations at risk, control and prevention of this disease, caused by L. monocytogenes, represent an important challenge to sanitation authorities. Difficulties of recovering organisms involved in outbreaks; sub notification; and, the delay in accomplishing conventional analysis are some of the factors that slow-down or even prevent health interventions in outbreak occurrences. With the advent of the molecular biology, new techniques have been employed for identifying and typifying the L. monocytogenes aiming at contributing to studies on epidemiology and sanitary surveillance of foods. The present study aimed at ratifying the taxonomy and the genotypic profile of 31 isolated stocks of varied types of meats supposedly identified as L. monocytogenes by means of the Polymerase Chain Reaction (PCR) employing identification starters of genes 16 rRNA and A and B Internalin in order to confirm the species. Results indicated that only 20 (65.0%) of the stocks were confirmed as being from the investigated species. Another evaluation of similarity were also carried out along with the 20 stocks ratified through pulsed field gel electrophoresis (PFGE), which disclosed a great genotypic diversity characterized by 18 different profiles, according to the Pearson’s similarity coefficient. Results demonstrated that the molecular techniques are very helpful for identifying and typifying the L. monocytogenes, characterizing themselves as important epidemiological tools.

Enterococcus faecalis est une bactérie commensale du microbiote intestinal humain. Inoffensive chez l'homme sain, E. faecalis est aussi un pathogène opportuniste. En conditions de dysbiose post-antibiotique, E. faecalis peut devenir une espèce dominante, traverser la barrière intestinale avant de disséminer. E. faecalis se classe désormais comme la troisième cause d'infections nosocomiales dans le monde. La pathogénie de E. faecalis est un processus multifactoriel dont les mécanismes cellulaires de son interaction avec l'hôte sont encore mal compris. À l'aide de modèles cellulaires d'infection et de modèles in vivo, nous avons entrepris de caractériser le rôle du facteur de virulence ElrA pendant l'infection cellulaire.Notre objectif était également de déterminer si FHL2, un partenaire eucaryote de ElrA, était impliqué dans l'infection par E. faecalis et de determiner l'impact de l'interaction ElrA-FHL2. Nous avons démontré que ElrA agit comme une cape d'invisibilité permettant à E. faecalis de ne pas être détecté par des macrophages. Nous avons également montré que FHL2 est impliqué dans la défense de l’hôte contre l'infection par E. faecalis, mais ce rôle implique partiellement ElrA. Parallèlement, nous avons montré pour la première fois que E. faecalis est capable de se multiplier dans les hepatocytes. En conclusion, ce travail apporte de nouvelles perspectives sur les interactions de E. faecalis avec son hôte. / Enterococcus faecalis is a core member of the human gut microbiota. Harmless for healthy humans, it is able to cause disease in susceptible patients under antibiotic-induced microbiota alteration. Nowadays, E. faecalis ranks as the third cause of nosocomial infections worldwide. E. faecalis pathogenicity is a multifactorial process but the cellular mechanisms of its interaction with the host remain poorly understood. Using cellular models of infection and in vivo models, we aimed to characterize the role of the virulence factor ElrA during cellular infection. Our goal was also to determine if FHL2, an ElrA eukaryotic partner, was implicated in E. faecalis infection and the impact of ElrA-FHL2 interaction. We have demonstrated that ElrA acts as an invisibility cloak allowing E. faecalis to avoid macrophage recognition. Also, we have shown that FHL2 is implicated in the defense against E. faecalis infection, involving partially ElrA. In parallel, we showed that intracellular replication of E. faecalis in hepatic cells. Altogether, our work provides new insights in E. faecalis interactions with the host cell.

Listeria monocytogenes is food-borne pathogen that causes listeriosis in individuals with a compromised immune system and pregnant women. This pathogen can survive in anaerobic conditions present in specially packaged foods as well as the gastrointestinal tract. The purpose of this study is to evaluate virulence of L. monocytogenes F2365 in anaerobic conditions. Another goal of this study is to establish gerbils as the ideal animal model since descrepancies exist in current models. Gerbils were orally infected with one of four doses: 1) phosphate buffered saline, 2) 5X106CFU aerobic dose, 3) 5X108CFU aerobic dose, and 4) 5X106CFU anaerobic dose. Results indicate anaerobically cultured F2365 colonized the intestines consistently throughout the study unlike aerobic cultures. Additionally, intestinal damage was observed in challenged gerbils. Further goals include evaluating how viurlence is influenced in anaerobic conditions with varying bile concentrations and pH levels.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_marcelo_mendonca.pdf: 563837 bytes, checksum: b7cfe13cc7ba52f1c762a5c48b290205 (MD5) Previous issue date: 2008-03-10 / The food pathogen Listeria monocytogenes is the causative agent of listeriosis, a severe disease that courses with high rates of morbid and mortality. The conventional methods used for detection of this bacterium are laborious and expensive, requiring several days for final identification. Monoclonal antibody (Mab) based immunoassays used for rapid detection of L. monocytogenes have the advantage of being highly specific, particularly if the MAbs are directed against virulence factors conserved among pathogenic strains. Membrane protein internalin A (InlA) from L. monocytogenes is a well characterized virulence factor involved in its adhesion to and internalization in non-phagocytic cells of the host. This work reports on the production and characterization of a panel of MAbs against InlA of L. monocytogenes. For MAbs production, isogenic BALB/c mice were immunized with a recombinant fragment of InlA (rInlA) expressed in Escherichia coli. Five hybridomas secreting MAbs anti-rInlA were generated. The MAbs affinity constants (Ka) were among 7x107 L.mol-1 e 4x106 L.mol-1. The MAbs recognized specifically the species L. monocytogenes by indirect ELISA and Western blot. In indirect ELISA using live or heat-killed L. monocytogenes the MAbs recognized InlA only in bacteria that were grown in Listeria enrichment broth and that were not heated. Western blot analysis revealed that MAbs recognized a band around 88kDa in the L. monocytogenes strains, the molecular mass expected for InlA in its native form. The MAbs produced in this study have potential for use in immunoassays for the detection of L. monocytogenes. / O patógeno alimentar Listeria monocytogenes é o agente causador da listeriose, uma doença severa que cursa com altas taxas de morbidade e de mortalidade. Os métodos convencionais empregados para detecção desta bactéria são laboriosos e onerosos, requerendo vários dias para sua identificação final. Imunoensaios usados para detecção rápida desta bactéria que utilizam anticorpos monoclonais (MAbs) tem como vantagem a alta especificidade, especialmente quando os MAbs são dirigidos contra fatores de virulência conservados nas cepas patogênicas. Entre os diversos fatores de virulência de L. monocytogenes, a proteína de membrana internalina A (InlA), necessária para a aderência e internalização em células não fagocíticas do hospedeiro, é umas das mais bem caracterizadas. Neste trabalho é relatado a produção e caracterização de um painel de MAbs contra a InlA. Na produção dos MAbs, camundongos isogênicos BALB/c foram imunizados com um fragmento recombinante da proteína InlA (rInlA) expresso em Escherichia coli. Foram gerados cinco hibridomas secretores de MAbs anti-rInlA. A constante de afinidade (Ka) dos cinco MAbs situou-se entre 7x107 L.mol-1 e 4x106 L.mol-1. Na caracterização por ELISA indireto e Western blot os MAbs reconheceram especificamente a espécie L. monocytogenes. No ELISA indireto com células de L. monocytogenes vivas ou mortas por tratamento térmico, os MAbs reconheceram somente a InlA nas bactérias que não sofreram tratamento térmico e que foram cultivadas em caldo de enriquecimento para Listeria (LEB). No Western blot os MAbs reconheceram uma banda de aproximadamente 88kDa nas cepas de L. monocytogenes, massa molecular esperada para a proteína InlA em sua forma nativa. Os resultados obtidos nesse trabalho indicam que os MAbs produzidos possuem potencial para serem utilizados em imunoensaios de detecção de L. monocytogenes.

L’utilisation de bactéries lactiques (BL), telle que Lactococcus lactis (LL), comme vecteur de transfert d’ADN, constitue une stratégie prometteuse dans la mesure où elles sont considérées sans risque pour la santé. Des souches sauvages (wt) ou recombinantes de LL ont été décrites comme capables de transférer un plasmide dans des cellules épithéliales in vitro et in vivo. Cependant, les mécanismes d'action grâce auxquels certaines souches de LL ont la capacité de transférer de l’ADN plasmidique sont toujours inconnus. C’est pourquoi, nous avons décidé de construire une nouvelle souche recombinante de LL exprimant l’internaline mutée (mlnlA,) à partir de la souche pathogène Listeria monocytogenes, de manière à comprendre par quel procédé l’ADN est transféré à des cellules eucaryotes. Nous avons détecté l’expression de mInIA par FACS et montré que la souche LLmInIA était plus invasive que la souche sauvage wt après co-incubation avec des cellules épithéliales intestinales (IECs) non confluentes ou polarisées. La microscopie confocale confirme ces propriétés d’invasivité de la souche LL-mLnLA capable de transférer plus efficacement le vecteur d’expression eucaryote codant pour l’allergène de la β-lactoglobuline, pValac :BLG, in vitro dans des IECs et dans des cellules dendritiques (DCs). La souche LL-mInIA a aussi la capacité de transférer le vecteur pValac:BLG à des DCs à travers une monocouche de IECs différenciées. Des essais in vivo montrent que des bactéries invasives du genre Lactococcus ont tendance à augmenter l’expression de BLG chez la souris. De plus, il est montré qu’une souche non invasive de LL, ou la souche invasive LL-mInIA, stimulent la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire IL-12 dans des DCs, et que, in vivo, après des essais d’immunisation oraux ou intra nasaux, la souche LL non invasive oriente la réponse immunitaire plutôt vers le type 1, alors que la souche LL invasive génère une réponse de type 2 chez des animaux immunisés. Tous ces résultats apportent un nouvel éclairage sur le mécanisme d’assimilation des lactocoques en tant que vecteurs de transfert de molécules actives. / The use of Lactic Acid Bacteria (LAB), such as Lactococcus lactis (LL), as DNA delivery vehicles represents an interesting strategy as they are regarded as safe. Wild type (wt) LL or recombinant invasive LL, were able to trigger DNA expression by epithelial cells both in vitro and in vivo. However, important information about how LL can transfer DNA plasmids is still missing. Therefore, we decided to construct a new recombinant invasive LL strain expressing mutated Internalin A (mInlA) from the pathogen Listeria monocytogenes to understand the manner by which the DNA is transferred to mammalian cells. mInlA expression was detected by FACS analysis and LL-mInlA strain showed to be more invasive than the wt strain after co-incubation assays with non-confluent or polarized intestinal epithelial cells (IECs). Confocal microscopy confirmed the invasive status of LL-mInlA which demonstrated to deliver more efficiently the eukaryotic expression vector coding the allergen β-lactoglobulin, pValac:BLG, in vitro to IECs and to dendritic cells (DCs). LL-mInlA was also capable to transfer pValac:BLG to DCs across a monolayer of differentiated IECs. In vivo, invasive lactococci tended to increase the number of mice expressing BLG. Moreover, noninvasive or invasive LL-mInlA stimulated the secretion of the pro-inflammatory cytokine IL-12 in DCs and, in vivo, after oral or intranasal immunization trials, non-invasive LL polarized the immune response more in the type 1 direction while invasive LL generated a Th2-type response in immunized animals. All these data gives new insights on the mechanism of lactococci uptake for delivery of therapeutics.