Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3391.pdf: 9156638 bytes, checksum: 0de8724bcb52a60114f5d3639d17f212 (MD5) Previous issue date: 2010-08-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / Molecular biology and genetic engineering have been deployed widely in recent years, several protocols have been established, presenting new methodologies capable of altering the genetics of bacterial strains industrial interest. This research had as main objectives: (1) the construction of the following plasmids: plat, pAMB4 and pAMB3RpoZneo, (2) the production of Streptomyces clavuligerus mutants by gene disruption, by insertion of plasmid integrative, and by replication of multi-copy plasmid in Streptomyces clavuligerus by conjugation and (3) study the effect of these mutations on clavulanic acid production and lipolytic activity. In Spain (University of Leon), six mutants Streptomyces clauligerus lat::apr, Streptomyces clavuligerus cvm7P::neo, Streptomyces clauligerus Lat::apr cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus pRAneoZ, Streptomyces clavuligerus pAMB4 and Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo were produced. In Leon, the fermentations were performed with the SA culture medium and only with the mutants Streptomyces clavuligerus lat::apr and Streptomyces clavuligerus pRAneoZ. In this case, there was no statistically significant difference at 5% probability by analysis of variance (ANOVA). In Brazil, the fermentations with all mutants in the culture medium-based oil and soybean meal, showed a different pattern in the production of clavulanic acid. The mutants Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo and Streptomyces clavuligerus pRAneoZ (= 5%) showed clavulanic acid titles higher when compared with the wild type. The double mutant Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, contrary to expectations, showed the lowest levels of clavulanic acid in relation to its parental strain. Streptomyces clavuligerus pRAneoZ mutant and the mutant Streptomyces clavuligerus pAMB4 control, showed the highest lipolytic activity at 5% probability. The double mutant in turn, had the lowest lipolytic activities. A direct relationship between levels of clavulanic acid and lipase production was observed. All mutants produced in this work could be fermented into bioreactor to assess production levels of clavulanic acid and lipase. The construction of a new double mutant named Streptomyces clavuligerus lat::apr RpoZneo from existing ones mutant could be of great interest to investigate this new combination of mutations on clavulanic acid production and lipolytic activity. / A biologia molecular e a engenharia genética têm se desenvolvido muito nos últimos anos e vários protocolos foram estabelecidos, apresentando novas metodologias capazes de alterar a genética de linhagens bacterianas de interesse industrial. O presente estudo teve por objetivos principais: (1) a construção dos seguintes plasmídeos: plat, pcmv7P, pAMB4 e pAMB3RpoZneo; (2) a produção de mutantes de Streptomyces clavuligerus por disrupção gênica, por inserção de plasmídeo integrativo, e por replicação de plasmídeo multi-cópia em Streptomyces clavuligerus por conjugação bacteriana; (3) o estudo do efeito destas mutações na produção de ácido clavulânico e na atividade lipolítica. Na Espanha (Universidade de León), seis mutantes foram produzidos: Streptomyces clavuligerus lat::apr, Streptomyces clavuligerus cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus pRAneoZ, Streptomyces clavuligerus pAMB4 e Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo. Em León, as fermentações foram realizadas com o meio de cultura SA e somente com os mutantes Streptomyces clavuligerus lat::apr e Streptomyces clavuligerus pRAneoZ. Nestas fermentações não houve diferença estatística significativa ao nível de 5% de significância, pela análise de variânica (ANOVA). No Brasil, as fermentações com todos os mutantes no meio de cultura a base de óleo e farinha de soja, mostraram um padrão diferenciado na produção de ácido clavulânico. Os mutantes Streptomyces clavuligerus pRAneoZ e Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo apresentaram títulos de ácido clavulânico superiores quando comparados com a linhagem selvagem (= 5%). O duplo mutante Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, ao contrário do esperado, apresentou os níveis mais baixos de ácido clavulânico e em relação a sua linhagem parental. Os mutantes Streptomyces clavuligerus pRAneoZ e o mutante controle Streptomyces clavuligerus pAMB4, apresentaram a maior atividade lipolítica ao nível de 5% de significância. O duplo mutante por sua vez, apresentou as menores atividades lipolíticas. Uma relação direta entre os níveis de ácido clavulânico e a produção de lipase foi observada. Todos os mutantes produzidos neste trabalho poderiam ser fermentados em biorreator de bancada para se avaliar os níveis de produção de ácido clavulânico e de lipase. A construção de um novo duplo mutante denominado, Streptomyces clavuligerus plat::apr RpoZneo, a partir dos existentes, poderia ser de grande interesse para investigar esta nova combinação de mutação na produção de ácido clavulânico e na atividade lipolítica.

Os carbapenêmicos são os antimicrobianos mais amplamente utilizados no tratamento empírico de infecções graves por bacilos Gram-negativos. A pressão seletiva gerada pelo uso desses antimicrobianos ao longo das últimas três décadas contribuiu para a disseminação de enterobactérias e Gram-negativos não fermentadores produtores de carbapenemases, particularmente as do tipo KPC e NDM. Os genes que codificam essas enzimas usualmente estão localizados em plasmídeos e/ou transpósons. A hipótese atualmente mais aceita é que o gene blaNDM-1 seja uma quimera criada em Acinetobacter baumannii. A NDM-1 foi descrita em paciente proveniente da Índia e subsequentemente evidenciou-se sua ampla disseminação nesse país. A epidemiologia que tem sido observada nos casos detectados na Europa e Estados Unidos tem sido viagem à Índia, ou seja, sem casos autóctones. No Brasil, os primeiros casos foram identificados no Rio Grande do Sul, e a seguir no Rio de Janeiro e em São Paulo. Diferentemente dos casos da Europa e América do Norte, os casos do Brasil não tem relação epidemiológica com a Índia. O sequenciamento integral dos plasmídeos e cromossomos albergando o gene blaNDM permitirá entender como ocorre a disseminação desse mecanismo de resistência no Brasil. Para isso, foi avaliado o perfil de susceptibilidade dos isolados, bem como a capacidade conjugativa e clonalidade. Das vinte e oito amostras utilizadas neste trabalho, treze delas pertencem à espécie Enterobacter hormaechei, uma à espécie Citrobacter freundii, sete à espécie Escherichia coli, quatro à Klebsiella pneumoniae e três ao gênero Acinetobacter spp. Os primeiros isolados incluídos neste estudo (Escherichia coli e Enterobacter hormaechei produzindo NDM-1) foram isolados em agosto de 2013, de uma mesma amostra de swab retal de um paciente do Rio de Janeiro que nunca viajou para o exterior. O sequenciamento completo do DNA plasmidial utilizando a plataforma Illumina e a anotação de ambos os plasmídeos albergando o gene blaNDM-1 revelou que estes pertencem a grupos de incompatibilidade diferentes, IncFIIK (E. hormaechei) e IncX3 (E. coli), e abrigam um novo transpóson composto designado Tn3000. A comparação da sequência nucleotídica do Tn3000 com aquelas disponíveis no GenBank evidencia que a mesma estrutura está presente em plasmídeos de isolados da cidade de Porto Alegre e também em diferentes continentes. As espécies de Acinetobacter (A. radioresistens, A. ursingii e A. guillouiae) isoladas em São Paulo e Porto Alegre, possuem o gene blaNDM-1 albergados em um mesmo plasmídeo não tipável de 41.087 pb. A avaliação da clonalidade dos isolados de Enterobacter hormaechei \"subsp. oharae\" mostrou dois perfis diferentes através da técnica de PFGE, sendo que todos os microrganismos foram isolados de um surto no mesmo hospital no Rio de Janeiro. Isolados de Klebsiella pneumoniae de uma mesma paciente internada em hospital em Salvador, de sítios distintos - swab retal, hemocultura e urina, em ordem cronológica - obtiveram o mesmo perfil clonal pela técnica de PFGE. O mesmo ocorreu com três isolados de Escherichia coli, de um mesmo paciente do Rio de Janeiro, em amostras de swab retal. Os achados deste estudo evidenciam que no Brasil, Nepal, Marrocos e Índia há uma disseminação do gene blaNDM-1 mediada por um novo elemento móvel designado Tn3000 em enterobactérias. A detecção de um mesmo plasmídeo em diferentes espécies de Acinetobacter evidencia que neste gênero bacteriano, no Brasil, a disseminação do gene blaNDM-1 ocorre por conjugação. / Carbapenems are the antimicrobials most widely used in the empirical treatment of severe infections caused by Gram-negative bacilli. The selective pressure generated by the use of these antibiotics over the last three decades has contributed to the spread of enterobacteria and Gram-negative non-fermenting producing carbapenemases, mainly KPC and NDM. Genes encoding these enzymes are usually located in plasmids and/or transposons. Currently the most accepted hypothesis is that the blaNDM-1 gene is a chimera created in Acinetobacter baumannii. The NDM-1 was described in a patient from India and subsequently was reported to be broadly disseminate in this country. The epidemiology that has been observed in cases detected in Europe and United States is traveling to India, but no autochthonous cases. In Brazil, the first cases were identified in Rio Grande do Sul, and then in Rio de Janeiro and São Paulo. Differently from the cases described in Europe and North America, the cases from Brazil have no epidemiological link with India. The complete sequencing of plasmids and chromosomes harboring blaNDM gene will understanding how the dissemination of this resistance mechanism in Brazil occurs. In this work we will be evaluate the susceptibility profile of the isolates, and their conjugal capacity and clonality. Of the twenty-eight samples used in this study, thirteen of them belong to the species Enterobacter hormaechei, one to Citrobacter freundii, seven to Escherichia coli, four to Klebsiella pneumoniae and three to the genus Acinetobacter sp. The first two isolates included in this study (Escherichia coli and Enterobacter hormaechei) were isolated in August 2013, from the same rectal swab sample from a patient from Rio de Janeiro that never traveled abroad. Complete sequencing of plasmid DNA using Illumina platform and annotation of both plasmids harboring the blaNDM-1 gene revealed that they belong to different incompatibility groups, IncFIIK (E. hormaechei) and IncX3 (E. coli), and are harbor to a new transposon designated Tn3000. The comparison of the Tn3000 nucleotide sequence with those available at GenBank shows that the same structure is present in plasmids from other Porto Alegre and also in different continents. The Acinetobacter species (A. radioresistens, A. ursingii and A. guillouiae) isolated in São Paulo and Porto Alegre, have the blaNDM-1 gene harbored in a single non-typing plasmid of 41,087 bp. The evaluation of clonal relationship of Enterobacter hormaechei \"subsp. oharae\" showed two different profiles by PFGE technique; of note all microorganisms were isolated from an outbreak in the same hospital in Rio de Janeiro. Isolates of Klebsiella pneumoniae from a single patient hospitalized in Salvador, from different anatomical sites - rectal swab, blood culture and urine, in chronological order - obtained the same clonal profile by the PFGE technique. The same occurred with three Escherichia coli isolates, from the same patient from Rio de Janeiro, in swab rectal strains. Our findings suggest that in Brazil, Nepal, Morocco and India there is a spread of blaNDM-1 gene mediated by Tn3000 in enterobacteria. The detection of a same plasmid in different species of Acinetobacter shows that in this bacterial genus, in Brazil, the dissemination of the blaNDM-1 gene occurs by conjugation.