instituto de microbiologia da universidade federal do rio ... · 9expressão dos fatores de...
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Agnes Marie SAgnes Marie Sáá FigueiredoFigueiredo
LaboratLaboratóório de Biologia Molecular de Bactrio de Biologia Molecular de Bactéériasrias
Departamento de Microbiologia MDepartamento de Microbiologia Méédica/IMPPG/UFRJdica/IMPPG/UFRJ
[email protected]@micro.ufrj.br
InstitutoInstituto de de MicrobiologiaMicrobiologia dada UniversidadeUniversidadeFederal do Rio de Janeiro Federal do Rio de Janeiro
((www.microbiologia.ufrj.brwww.microbiologia.ufrj.br))
MecanismoMecanismo de Quorumde Quorum--Sensing e Sensing e suasuaRelevânciaRelevância nasnas InfecInfecççõesões HospitalaresHospitalares
Patogênese Bacteriana
Expressão dos fatores de virulência
Finamente regulada (sistema de regulação global)
Sistemas de quorum-sensing
SistemaSistema de Quorum Sensingde Quorum Sensing
V. V. fischerifischeri
SistemaSistema de de sinalizasinalizaççãoão ccéélulalula--ccéélulalula emembactbactéériaria responderesponde a a substânciassubstâncias tipotipohormônioshormônios queque sãosão conhecidasconhecidas comocomoautoindutoresautoindutores
ImportânciaImportância de se de se EstudarEstudarQuorum SensingQuorum Sensing
O O desenvolvimentodesenvolvimento de de novosnovos compostoscompostos antimicrobianosantimicrobianos éénecessnecessááriorio pelopelo nnúúmeromero crescentecrescente de de infecinfecççõesões ondeonde a a resistênciaresistência a a antimicrobianosantimicrobianos éé umauma sséériaria ameaameaççaa..
A A resistênciaresistência antimicrobianaantimicrobiana éé resultanteresultante de de doisdois fatoresfatores::
–– A A aquisiaquisiççãoão de genes de de genes de resistênciaresistência aosaos antibiantibióóticosticos ouou mutamutaççãoão de de um gene um gene jjáá existenteexistente..
–– DevidoDevido àà tolerânciatolerância inatainata dos dos biofilmesbiofilmes bacterianosbacterianos..
O O controlecontrole bacterianobacteriano, , atravatravééss do do sistemasistema de de comunicacomunicaççãoão ccéélulalula--ccéélulalula, , envolvendoenvolvendo a a regularegulaççãoão dada virulênciavirulência, , poderiapoderia ser ser umaumaestratestratéégiagia interessanteinteressante parapara o o controlecontrole de de infecinfecççõesões causadascausadas porporesteeste microrganismosmicrorganismos. .
Importante patógeno humanos
ComunitáriasDoenças graves
Associados
Hospitalares
Staphylococcus aureus
Doençaslocalizada
Infecções Estafilocócicas
Doenças na pele
Toxinas exfoliativas tipos A, B, CeD
Impetigo bolhosoSíndrome da Pele Escaldada
Estafilocócica
Síndrome do Choque Tóxico → (TSST-1, SEB e SEC)
Intoxicação alimentar →ingestão do alimento contaminado SE(A-E, G-Q)
Staphylococcus aureus
Fatores de virulência
fatores citolíticos toxinas
exfoliativas(ETA-D)
α-, β-, δ-, γ-hemolisinas e leucocidina
TSST-1enterotoxinas
(SEA-C1-3, SED, SEE, SEG-Q)
Produtos de superfícieExoproteínas
Coagulase PtnA Ptns↓
MSCRAMM
Staphylococcus aureus
Operon ica
MP- - - -
- - - -
PIA
----
PIA++
++
PG+ +
+ +
++
+
++
+ +
IcaBC
N
IcaC
C
N
N
CIcaA IcaD
DNAicaR icaA icaD icaB icaC
lócus agr
regulação –
ptns de superfície
colonização/invasão
regulação +
ptns extracelulares
agressão
RNAIII
P2 e P3agrABCD
Quorum sensing em Staphylococcus aureus
PeptPeptíídeodeo agragr
J Bacteriol. 2000 Nov;182(22):6517-22.
InterferênciaInterferência gênicagênica ((peptpeptíídeodeo heterheteróólogologo))
InibiInibiççãoão dada expressãoexpressão do do agragr
VuongVuong, C., , C., KocianovaKocianova, S., , S., YaoYao, Y., , Y., CarmodyCarmody, A.B. and Otto, M., A.B. and Otto, M.(2004) Increased colonization of indwelling medical devices by(2004) Increased colonization of indwelling medical devices byquorumquorum--sensing mutants of sensing mutants of Staphylococcus Staphylococcus epidermidisepidermidis in vivo. J.in vivo. J.Infect. Dis. 190, 1498Infect. Dis. 190, 1498––1505.1505.
MicroscMicroscóópiopio de de VarreduraVarredura ConfocalConfocal àà LaserLaser
Clone Clone epidêmicoepidêmico brasileirobrasileiroJ Infect Dis192:801-10; . 2005
J Clin Microbiol. 33:2400-4; 1995
RN
6390
B
GV
91
GV
69
GV
24
GV
20
GV
12
BMB1
20
BMB1
09
RN4220
RN6390B GV91 RN6911
NorthernNorthern--Blotting de Blotting de CepasCepas PertencentesPertencentes aoao Clone Clone EpidêmicoEpidêmico BrasileiroBrasileiro
rnaIIIrnaIII
GV69 BMB9393
rnaIII
sarA
16S rrna
NorthernNorthern--Blotting de Blotting de CepasCepas PertencentesPertencentes aoao Clone Clone EpidêmicoEpidêmicoBrasileiroBrasileiro
DnaChipsDnaChips
GV69 (700 genes)GV69 (700 genes)
BMB9393 (152 genes)BMB9393 (152 genes)
Global Global HibridomaHibridoma
Global Gene ExpressionGlobal Gene Expression
5.1epidermin immunity protein F (epiG)
3.0DNA-binding response regulator ArlR (arlR)
2.7sensor histidine kinase ArlS (arlS)
4.1sigma factor B regulator protein (rsbU)
3.7anti-anti-sigma factor RsbV (rsbV)
2.1DNA-binding response regulator SaeR (saeR)
2.3sensor histidine kinase SaeS (saeS)
12.1epidermin immunity protein F (epiF)
13.7epidermin immunity protein F (epiE)
3.96.1epidermin biosynthesis protein EpiD (epiD)
3.0epidermin biosynthesis protein EpiC
4.3epidermin biosynthesis protein EpiB (epiB)
5.6lantibiotic epidermin precursor EpiA (epiA)
9.9Cell wall associated fibronectin-binding protein (Ebh)
22.2acetoin utilization protein AcuC (acuC)
10glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (gapA)
25.620acetolactate synthase, catabolic (budB)
28.2ornithine carbamoyltransferase (arcB)
4.32.7alkaline shock protein 23 (asp23)
BMB9393GV69
62.89.614.48.46.74.72.62.24.2
transcriptional regulator, GntR family delta-hemolysin (hld) alpha-hemolysin precursor (hlY) /// phospholipase C (hlb)LexA repressor (lexA) exonuclease RexA (rexA) excinuclease ABC, A subunit (uvrA)type I restriction-modification enzyme, R subunit
2.9transcriptional regulator, LysR family
3.3transcriptional regulator, MarR family
2.6staphylococcal accessory protein Z (sarZ)
3.0staphylococcal accessory regulator R (sarR)
GV69 BMB9393GV69 BMB9393
Balaban e colaboradores - YSPWTNFNH2 – No qual a cisteína foi substituida por um triptofano e obteve um peptídeo linear (forma amida).
Esse grupo publicou alguns trabalhos mostrando que o RIP inibe formação de biofilme in vitro e infecçõesassociadas ao biofilme em modelos animais.
Sugeriram que os cateteres poderiam ser cobertos com RIP para se evitar infecções associadas a taisdispositivos médicos.
QS QS tipotipo LuxRLuxR/I /I emem P. P. aeruginosaaeruginosa
RegulaRegula genes genes envolvidosenvolvidos nana aderênciaaderência e e persistênciapersistência dada bactbactéériaria no no hospedeirohospedeiro–– ElastinaElastina–– ExotocinaExotocina AA–– PiocianinaPiocianina–– BiofilmeBiofilme ((alginatoalginato mucmucóóideide + + microagregadomicroagregado cece
ccéélulaslulas))
InativaInativaççãoão do QS do QS diminuidiminui a a virulênciavirulência de de P. P. aeruginosaaeruginosa emem animaisanimais e e inibeinibe a a formaformaççãoão de de biofilmebiofilme
AHL de AHL de bactbactéériasrias pareceparece modular a modular a expressãoexpressão gênicagênica emem mammamííferosferos
–– DodecanoilDodecanoil--homoserinahomoserina lactonalactona de de P. P. aeruginosaaeruginosa regularegula expressãoexpressão de de vvááriasriascitocinascitocinas emem ccéélulaslulas imunesimunes
ExtratoExtrato de de alhoalho reduziureduziu a a tolerânciatolerância de de P. P. aeruginosaaeruginosa ààtobramicinatobramicina emem molelomolelo experimental (Rasmussen et al. experimental (Rasmussen et al. 2005. J. 2005. J. BacteriolBacteriol.)..).
AzitromicinaAzitromicina interfere com o QS de Pseudomonas interfere com o QS de Pseudomonas ((NalcaNalca et al. 2006. et al. 2006. AntimicrobAntimicrob. Agent . Agent ChemotherChemother.)..).
EmEm conc. subconc. sub--inibitinibitóóriaria 33--oxooxo--C12C12--HSL (HSL (P. P. aeruginosaaeruginosa), ), inibiuinibiu expressãoexpressão de de sarAsarA e do e do agragr. . EfeitoEfeitoantagonistaantagonista aoao QS do QS do S. S. aureusaureus ((QaziQazi et al. 2006. et al. 2006. Infect. Infect. ImmunImmun.)..).
ConcluindoConcluindo1.1. A virulência e a A virulência e a patogenicidadepatogenicidade bacteriana bacteriana éé
multifatorialmultifatorial e multifacetada.e multifacetada.
2.2. Envolve uma enormidade de produtos bacterianos de Envolve uma enormidade de produtos bacterianos de superfsuperfíície ou secretados.cie ou secretados.
3.3. A expressão desses produtos estA expressão desses produtos estáá sob um controle sob um controle refinado realizado por uma rede intrincada de refinado realizado por uma rede intrincada de reguladores de virulência.reguladores de virulência.
4.4. Estudos globais da expressão gênica envolvendo Estudos globais da expressão gênica envolvendo microarranjosmicroarranjos de DNA poderão trazer importantes de DNA poderão trazer importantes avanavançços para a compreensão dos mecanismos os para a compreensão dos mecanismos reguladores da patogênese bacteriana.reguladores da patogênese bacteriana.
5.5. Devido ao aumento das taxas de multirresistência e a escassez de drogas antimicrobianas disponíveis no comércio, acredita-se que estudos sobre a regulação gênica poderiam ser úteis para o desenvolvimento de novas drogas para o controle e tratamento das doença causadas por estes microrganismos.
6. Porém, tais estudos ainda são muito incipientes e uma compreensão mais aprofundada desses mecanismos se faz necessária.
Agradecimentos
EquipeEquipe
BernadeteBernadete TeixeiraTeixeira FerreiraFerreira--CarvalhoCarvalho
Leonardo Leonardo RocchettoRocchetto CoelhoCoelho
MaribelMaribel Martinez do AmaralMartinez do Amaral
Raquel Rodrigues SouzaRaquel Rodrigues Souza
RosaniaRosania PaPaíímm FloresFlores
FabienneFabienne Antunes FerreiraAntunes Ferreira ColaboradoresColaboradores
LeniseLenise ArneiroArneiro Teixeira (UFF)Teixeira (UFF)
Wanderley de Souza (UFRJ)Wanderley de Souza (UFRJ)
Richard Richard NovickNovick (NYU)(NYU)
Paul Paul DunmanDunman ((UniversityUniversity ofof Nebraska)Nebraska)