Sistemas de transporte tipo ABC são responsáveis pelo transporte de uma grande variedade de substâncias dentre elas os oligopeptídeos e molibdato. Neste trabalho estudamos dois sistemas de transportadores do tipo ABC (mod, envolvido na captação de molibdato e o opp na capação de oligopeptídeos) presentes na bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Em particular analisamos a organização genética dos óperons mod e as proteínas ModA e OppA, componentes solúveis localizados no periplasma e responsáveis pela ligação aos substratos. Por meio de técnicas de modelagem molecular, definimos modelos estruturais para as proteínas ModA e OppA. Para a proteína ModA caracterizamos cinco resíduos que compõem a cavidade ligadora e são responsáveis pelas interações com o íon molibdato, assim como a sua similaridade estrutural e sequencial com ortólogos de 3 grupos distintos de bactérias. Para a OppA, descrevemos o seu comportamento na ancoragem de diferentes oligopeptídeos. Avaliamos parâmetros como a extensão da cadeia e estabelecemos uma ordem crescente de afinidade entre os oligopeptídeos com diferente composição residual e a proteína OppA. / ABC transport system are responsable for the uptake of a large variety of substrates, including oligopeptides and molybdate. In this work we studied two ABC transporter systems (mod and opp responsable for molybdate and oligopeptide uptake, respectively) present in plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). We investigated the genetic organization of mod operon and, particularly, structural feature of periplasmic components, ModA and OppA proteins, of the uptake systems. Using molecular modeling techniques, we defined the structural models of both ModA and OppA proteins. Based on the ModA structural model, amino acid residues involved in molybdate interaction were identified. In addition, both the structural and sequence similarities of Xac ModA and other bacterial orthologs with experimentally defined structural organizations were described. Based on the OppA structural model, we applied molecular docking tools to determine the binding specificity for different oligopeptide regarding number and amino acid composition. Collectively, our results represent an important contribution to the study of ABC transporters in an economically relevant phytopathogen bacterial species.

Sistemas de transporte tipo ABC são responsáveis pelo transporte de uma grande variedade de substâncias dentre elas os oligopeptídeos e molibdato. Neste trabalho estudamos dois sistemas de transportadores do tipo ABC (mod, envolvido na captação de molibdato e o opp na capação de oligopeptídeos) presentes na bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Em particular analisamos a organização genética dos óperons mod e as proteínas ModA e OppA, componentes solúveis localizados no periplasma e responsáveis pela ligação aos substratos. Por meio de técnicas de modelagem molecular, definimos modelos estruturais para as proteínas ModA e OppA. Para a proteína ModA caracterizamos cinco resíduos que compõem a cavidade ligadora e são responsáveis pelas interações com o íon molibdato, assim como a sua similaridade estrutural e sequencial com ortólogos de 3 grupos distintos de bactérias. Para a OppA, descrevemos o seu comportamento na ancoragem de diferentes oligopeptídeos. Avaliamos parâmetros como a extensão da cadeia e estabelecemos uma ordem crescente de afinidade entre os oligopeptídeos com diferente composição residual e a proteína OppA. / ABC transport system are responsable for the uptake of a large variety of substrates, including oligopeptides and molybdate. In this work we studied two ABC transporter systems (mod and opp responsable for molybdate and oligopeptide uptake, respectively) present in plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). We investigated the genetic organization of mod operon and, particularly, structural feature of periplasmic components, ModA and OppA proteins, of the uptake systems. Using molecular modeling techniques, we defined the structural models of both ModA and OppA proteins. Based on the ModA structural model, amino acid residues involved in molybdate interaction were identified. In addition, both the structural and sequence similarities of Xac ModA and other bacterial orthologs with experimentally defined structural organizations were described. Based on the OppA structural model, we applied molecular docking tools to determine the binding specificity for different oligopeptide regarding number and amino acid composition. Collectively, our results represent an important contribution to the study of ABC transporters in an economically relevant phytopathogen bacterial species.

A Ciclosporina A (CsA) faz parte de um grupo de oligopeptidios cíclicos e hidrofóbicos, produzida naturalmente por fungos. Este composto além de ser um potente imunossupressor pode também apresentar uma série de outros efeitos fisiológicos como atividade antiinflamatória e antialérgica, ou mesmo efeitos anti fúngicos e antiparasitários. Partimos de uma genoteca genômica de L. (L.) major cepa Friedlin A1 (LmFA1) construída no cosmídio cLHYG, que teve o seu DNA transfectado em promastigotas para em seguida as células serem submetidas aos experimentos de superexpressão gênica em presença de concentrações crescentes de CsA. Foram selecionados dois loci capazes de conferir resistência a CsA. Um desses loci (contendo cerca de 30 - 40 kb) foi mapeado e caracterizado após análises do perfil de digestão com diferentes enzimas de restrição, e da transfecção de algumas deleções em células LmFA1, que após amplificação gênica, foram submetidas a testes funcionais em presença de CsA. Apesar de valores baixos dos índices de resistência obtidos com os testes funcionais, foi possível identificar nesse locus um gene que após seqüenciamento parcial de nucleotídeos e análises comparativas no banco genômico de leishmânia, revelou a presença de uma fase aberta de leitura contendo 1 844 aminoácidos que codifica para uma proteína de membrana pertencente a família das transportadoras ABC e que parece estar relacionada com a resistência a CsA. Essa proteína, denominada LmABC-CR1, possui alta identidade com uma transportadora ABC de L. (L.) tropica (95,5%), e baixa identidade (27,2%) com uma outra transportadora ABC de LmFA1 isolada por nosso grupo e relacionada com a resistência a Pentamidiana (PRP1). A análise molecular dos DNAs das espécies, L. (L.) amazonensis, L. (V.) braziliensis, L. (L.), chagasi e L. (L.) major demonstrou um relativo polimorfismo do gene LmABC-CR1 nestas espécies. O papel dessa nova proteína na resistência a CsA frente a diferentes espécies de leishmânia deverá ser melhor estudado / Cyclosporin A (CsA) is a cyclic hydrophobic oligopeptide naturally produced by fungus. Besides this drug is usually known as a potent immunosupressor, it also presents a couple of other physiologic activities as anti-inflammatory, anti-allergic, or even acting as fungicidal and anti-parasitic. Starting from an L. (L.) major Friedlin A1 (LmFA1) genomic library constructed into the cLHYG shuttle vector, DNA was transfected on promastigotes, and cells submitted to over expression in the presence of increasing concentrations of CsA. Two loci were selected capable to render cells CsA resistance after transfection.One of those loci (containing about 30 - 40 kb) was mapped after analyses of the restriction enzymes pattern, and characterized by transfection of its deletions in LmFA1 cells, which after gene amplification, were submitted to functional tests in the presence of CsA. In spite of low of resistance indexes values after functional tests, it was possible to identify a gene that after partial nucleotides sequencing and comparison with leishmania genomic bank data indicated the presence of an open reading containing 1 844 amino acids codifying a membrane protein from the ABC transporter family that seems to be related with CsA resistance (LmABC-CR1). LmABC-CR1 presents high identity (95,5%) with a L. (L.) tropica ABC transporter protein, and low identity (27,2%) with another LmFA1 ABC transporter (PRP1) isolated by us, and related with Pentamidine resistance. Southern blot analysis with L. (L.) amazonensis, L. (V.) braziliensis, L. (L.), chagasi and L. (L.) major genomic DNA shown a relative polymorphism of LmABC-CR1 gene in this species. The role of this new protein on the CsA resistance in leishmania species should be further studied

A Ciclosporina A (CsA) faz parte de um grupo de oligopeptidios cíclicos e hidrofóbicos, produzida naturalmente por fungos. Este composto além de ser um potente imunossupressor pode também apresentar uma série de outros efeitos fisiológicos como atividade antiinflamatória e antialérgica, ou mesmo efeitos anti fúngicos e antiparasitários. Partimos de uma genoteca genômica de L. (L.) major cepa Friedlin A1 (LmFA1) construída no cosmídio cLHYG, que teve o seu DNA transfectado em promastigotas para em seguida as células serem submetidas aos experimentos de superexpressão gênica em presença de concentrações crescentes de CsA. Foram selecionados dois loci capazes de conferir resistência a CsA. Um desses loci (contendo cerca de 30 - 40 kb) foi mapeado e caracterizado após análises do perfil de digestão com diferentes enzimas de restrição, e da transfecção de algumas deleções em células LmFA1, que após amplificação gênica, foram submetidas a testes funcionais em presença de CsA. Apesar de valores baixos dos índices de resistência obtidos com os testes funcionais, foi possível identificar nesse locus um gene que após seqüenciamento parcial de nucleotídeos e análises comparativas no banco genômico de leishmânia, revelou a presença de uma fase aberta de leitura contendo 1 844 aminoácidos que codifica para uma proteína de membrana pertencente a família das transportadoras ABC e que parece estar relacionada com a resistência a CsA. Essa proteína, denominada LmABC-CR1, possui alta identidade com uma transportadora ABC de L. (L.) tropica (95,5%), e baixa identidade (27,2%) com uma outra transportadora ABC de LmFA1 isolada por nosso grupo e relacionada com a resistência a Pentamidiana (PRP1). A análise molecular dos DNAs das espécies, L. (L.) amazonensis, L. (V.) braziliensis, L. (L.), chagasi e L. (L.) major demonstrou um relativo polimorfismo do gene LmABC-CR1 nestas espécies. O papel dessa nova proteína na resistência a CsA frente a diferentes espécies de leishmânia deverá ser melhor estudado / Cyclosporin A (CsA) is a cyclic hydrophobic oligopeptide naturally produced by fungus. Besides this drug is usually known as a potent immunosupressor, it also presents a couple of other physiologic activities as anti-inflammatory, anti-allergic, or even acting as fungicidal and anti-parasitic. Starting from an L. (L.) major Friedlin A1 (LmFA1) genomic library constructed into the cLHYG shuttle vector, DNA was transfected on promastigotes, and cells submitted to over expression in the presence of increasing concentrations of CsA. Two loci were selected capable to render cells CsA resistance after transfection.One of those loci (containing about 30 - 40 kb) was mapped after analyses of the restriction enzymes pattern, and characterized by transfection of its deletions in LmFA1 cells, which after gene amplification, were submitted to functional tests in the presence of CsA. In spite of low of resistance indexes values after functional tests, it was possible to identify a gene that after partial nucleotides sequencing and comparison with leishmania genomic bank data indicated the presence of an open reading containing 1 844 amino acids codifying a membrane protein from the ABC transporter family that seems to be related with CsA resistance (LmABC-CR1). LmABC-CR1 presents high identity (95,5%) with a L. (L.) tropica ABC transporter protein, and low identity (27,2%) with another LmFA1 ABC transporter (PRP1) isolated by us, and related with Pentamidine resistance. Southern blot analysis with L. (L.) amazonensis, L. (V.) braziliensis, L. (L.), chagasi and L. (L.) major genomic DNA shown a relative polymorphism of LmABC-CR1 gene in this species. The role of this new protein on the CsA resistance in leishmania species should be further studied

Neste estudo focamos no papel de cinco transportadores da família ABC (ATP-binding cassete) envolvidos com a captação ativa de oligopeptídeos, poliaminas, fosfato inorgânico, glutamato e glutamina, em duas espécies bacterianas: Streptococcus mutans, que causa a cárie, e Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC), responsável por diarreias e síndrome hemolítica urêmica em humanos. Com relação a inativação do sistema de transporte de oligopeptídeos de S. mutans não observamos alteração do crescimento bacteriano ou da aderência à superfícies abióticas. A deleção do sistema de captação de poliaminas não interferiu com o crescimento em meio rico, porém aumentou a resistência à ambiente ácidos. Inativação do sistema de transporte de fosfato inorgânico reduziu a aderência de S. mutans. Sobre os sistemas de transporte de glutamato e glutamina, mutantes de S. mutans apresentaram alterações nas taxas de crescimento e adesão à superfícies. Inativação da proteína OppA de EHEC não afetou a produção da toxina Stx bem como a patogenicidade in vitro e in vivo de EHEC. Em suma, o presente estudo demonstra que o papel dos transportadores ABC na fisiologia e patogenicidade de bactérias pode variar de acordo com a espécies bem como com o substrato transportado. / This study focuses on the role of five ABC (ATP-binding cassette) transport systems related to active uptake of oligopeptides, polyamines, inorganic phosphate, glutamate and glutamine. In this work we study two bacterial species: Streptococcus mutans, which causes caries, and enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC), responsible for diarrhea and hemolytic uremic syndrome in humans. The inactivation of the S. mutans oligopeptide transport system did not change the bacterial growth and adherence to abiotic surfaces. Inactivation of the polyamine uptake system did not interfere with growth in rich medium, but increased the survival of bacteria in acid environments. Inactivation of the inorganic phosphate transport system reduced the adherence of S. mutans. Regarding the glutamate and glutamine transport systems, the S. mutans mutants showed changes in growth rates and adhesion to abiotic surfaces. Inactivation of the EHEC OppA protein, did not affect the production of the Stx toxin neither affected the in vitro and in vivo pathogenicity of the strain. Collectively, the present study shows that the roles of ABC transporters in the physiology and pathogenicity of bacteria may vary according to the species involved as well as the substrate transported.

Neste estudo focamos no papel de cinco transportadores da família ABC (ATP-binding cassete) envolvidos com a captação ativa de oligopeptídeos, poliaminas, fosfato inorgânico, glutamato e glutamina, em duas espécies bacterianas: Streptococcus mutans, que causa a cárie, e Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC), responsável por diarreias e síndrome hemolítica urêmica em humanos. Com relação a inativação do sistema de transporte de oligopeptídeos de S. mutans não observamos alteração do crescimento bacteriano ou da aderência à superfícies abióticas. A deleção do sistema de captação de poliaminas não interferiu com o crescimento em meio rico, porém aumentou a resistência à ambiente ácidos. Inativação do sistema de transporte de fosfato inorgânico reduziu a aderência de S. mutans. Sobre os sistemas de transporte de glutamato e glutamina, mutantes de S. mutans apresentaram alterações nas taxas de crescimento e adesão à superfícies. Inativação da proteína OppA de EHEC não afetou a produção da toxina Stx bem como a patogenicidade in vitro e in vivo de EHEC. Em suma, o presente estudo demonstra que o papel dos transportadores ABC na fisiologia e patogenicidade de bactérias pode variar de acordo com a espécies bem como com o substrato transportado. / This study focuses on the role of five ABC (ATP-binding cassette) transport systems related to active uptake of oligopeptides, polyamines, inorganic phosphate, glutamate and glutamine. In this work we study two bacterial species: Streptococcus mutans, which causes caries, and enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC), responsible for diarrhea and hemolytic uremic syndrome in humans. The inactivation of the S. mutans oligopeptide transport system did not change the bacterial growth and adherence to abiotic surfaces. Inactivation of the polyamine uptake system did not interfere with growth in rich medium, but increased the survival of bacteria in acid environments. Inactivation of the inorganic phosphate transport system reduced the adherence of S. mutans. Regarding the glutamate and glutamine transport systems, the S. mutans mutants showed changes in growth rates and adhesion to abiotic surfaces. Inactivation of the EHEC OppA protein, did not affect the production of the Stx toxin neither affected the in vitro and in vivo pathogenicity of the strain. Collectively, the present study shows that the roles of ABC transporters in the physiology and pathogenicity of bacteria may vary according to the species involved as well as the substrate transported.