upcii m microbiologia teórica 25 2º ano 2014/2015
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UPCII M MicrobiologiaTeórica 25
2º Ano
2014/2015
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Sumário
T25 MJC
Capítulo XVII. Microbioma oral Alterações da expressão genética bacteriana
em resposta às necessidades de colonização da cavidade oral
Comunicação entre Microrganismos Mecanismos de comunicação
Autoindutores tipo I Autoindutores tipo II Pequenos péptidos
Transformação genética e “Competence Stimulating Peptides”
Lantibióticos Comunicação por “contacto”
Adesinas e receptores
29-10-2014
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Ecossistema oral
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VARIAÇÕES
ESPAÇO
TEMPO
TemperaturapHRedoxNutrientesOutras bactérias
ALTERAÇÕESFENÓTIPO
MICROBIANO
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29-10-2014T25 MJC
ALTERAÇÕESFENÓTIPO
MICROBIANO
Percepção da
alteração
Mecanismo de
alteração do
fenótipoRegulação da
expressãogenética
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Em bactérias Regulação da expressão genética é
essencialmente ao nível da transcrição Como?
Factores de transcrição Lembram-se o que são?
Podem depender de ligandos Podem depender de fosforilação
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Activadores
Repressores
Casca
tas d
e
sinaliza
ção
CRESCIMENTO EM BIOFILME
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Factores de transcrição em bactérias Podem depender de ligandos Podem depender de fosforilação
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Activadores
Repressores
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Ainda se lembram o que é um factor de transcrição?
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Exemplo de um factor de transcrição de E.coli
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• Elemento regulador da resposta (OmpR)
• Regula a expressão of genes codificadores de porinas (OmpF e OmpC)
• Promove transcrição de ompF em condições de baixa osmolaridade e
em condições de alta osmolaridade reprime transcrição de ompF e
activa transcrição de ompC.
• A regulação envolve vários locais de ligação a montante dos genes
ompF e ompC aos quais OmpR se liga.
• A fosforilação do OmpR melhora a sua capacidade de ligar DNA.
• A quantidade de OmpR fosforilado aumenta com a osmolaridade.
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Alteração da expressão genética Muitas vezes associada a um estímulo
externo: Ligada a “comunicação” entre bactérias
Alteração da expressão genética ligada a moléculas cuja [] aumenta consoante o nº de bactérias no ambiente.
Envolve sistemas de transdução de sinal
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Comunicação entre bactérias Diferente em G+ e G- mas assente em:
Produção de uma molécula sinalizadora Existência de receptores para essa molécula Alteração da expressão de genes incluindo os que
levam à produção da molécula sinalizadora
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Comunicação entre bactérias
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G+
G-
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Comunicação entre bactérias Por contacto directo Por moléculas secretadas para o meio
Directamente (AI-1 e AI-2) Depois dos percursores processados (CSP e
Lantibióticos)
Determinam expressão de: Factores de virulência Competência Conjugação Produção de antibióticos Mobilidade Esporulação Formação do biofilme
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Chapter 39, Figure 4
Structure of a polymicrobial biofilm
Essentials of Glycobiology Second Edition
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Comunicação entre bactérias por AI-1 AHL (Acyl-
Homoserine Lactone) Comunicação intra
específica Mais de 70 G- Ainda não foi
descrita em bactérias orais
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Comunicação entre bactérias por AI-2 AI-2
dihidroxil pentanediona Também identificada
na sinalização de Proteases de P.gingivalis Leucotoxina de
A.actinomycemcomitans Metabolismo de açucar
S.gordonii Comunicação inter-
específica AI-2 de
A.actinomycemcomitans activa genes de P. gingivalis
Vibrio harveyi
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EM QUE DIFEREM AI-1 E AI-2?
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Bactérias produtoras de AI-2
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Funções controladas por AI-2
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Comunicação entre bactérias G(+) (CSPs) Péptidos secretados Sistema de detecção
baseado em cinases membranares (two component system)
Comunicação intra- específica
Identificada em vários Streptococci orais
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Sistemas de transdução do sinal
H1 proteína transmembranar autofosforilável
Fosfato libertado passa ao elemento de resposta D
Elemento de resposta funciona como factor de transcrição.
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Streptococci orais e transformação O que é transformação? Vantagens? Que células fazem transformação?
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Competência
Ind
uzid
a p
or
CSPS
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De forma mais completa
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Efeito de mutações no gene comC Quorum sensing e biofilme
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CSPs em Streptococci orais
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Quorum sensing em bactérias orais
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Quorum sensing e factores de virulência - Staph aureus
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Quorum sensing e factores de virulência – Bacillus cereus
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Quorum sensing e factores de virulência – Pseudomonas aeruginosa
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Quorum sensing e factores de virulência – Vibrio Cholerae
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Interferência com mecanismos de quorum sensing
Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro
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Interferência com mecanismos de quorum sensing
Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro
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Interferência com mecanismos de quorum sensing
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Interferência com mecanismos de quorum sensing
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PSEUDOMONAS AERUGINOSA
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Interferência com mecanismos de quorum sensing
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Outra comunicação inter-específica
Há autores que consideram a coagregação uma forma de comunicação bacteriana
DL1= Strep. gordoniiHI e 34=Strep oralisA-F= Actinomyces
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Que consequências podem ter as descobertas descritas?
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UPCII M MicrobiologiaTeórica 22
2º Ano
2013/2014
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Sumário
T25 MJC
Capítulo XVIII. Microbioma oral - Comunicação do Microbiota com o Hospedeiro Mecanismos de interacção com células
epiteliais Porphyromonas gingivalis Aggregatibacter actinomycemcomitans Treponema dentícola Tanerella forsythia
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Chapter 39, Figure 2
Activation of immune signaling by bacterial lipopolysaccharide (LPS)
Essentials of Glycobiology Second Edition
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Comunicação com o hospedeiro
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De forma mais completa
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http://www.genego.com/maps/558_map.png
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Epitélio Oral Barreira física Sente e responde
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Moléculas efectoras do SI
Vias apoptóticas ou necróticas.
Microrganismos
interferem
Inte
rnaliza
ção
Alte
raçã
o d
a
sinaliza
ção
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Moléculas “usadas” pelos MO Proteínas de superfície com
domínios ricos em leucinas Listeria monocytogenes internalinas
(InlA e InlB) Shigella flexneri (IpaH) Samonella enterica proteins (SlrP,
SspHI, and SspH2) Treponema denticola (LrrA)
Proteínas de superfície com domínio Big_2 (Bacterial Iglike) E.coli EPEC (intiminas)
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MO Orais que interferem com Células Epiteliais de forma específica
P. gingivalis A. actinomycemcomitans T. denticola Tanerella forsythia
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P.gingivalis É internalizada em
nºs elevados Acumula-se à volta
do núcleo Permanecem viáveis Tornam a célula
resistente à apoptose e necrose
Relação entre as fimbrias e receptores de membrana epitelial
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P.gingivalis 40% do proteoma da
bactéria é alterado com a internalização
Milhares de genes da célula eucariota são expressos de forma diferente. Microfilamentos e
Microtubulos [Ca2+] Activação da cascata
MAPK Desactivação do factor
NF-kB que controla resposta inflamatória (IL-8)
Alterações na produção de MMPs 29-10-2014T25 MJC
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P.gingivalis - FimA FimA = Invasina
Cell migration, proliferation, transformation, differentiation, apoptosis and inflammatory responses
Interage com integrinas β1
Fosforilação da paxilina ↑[Ca2+] Modulação da
cascata MAPK ↑JNK ↓ERK1/ERK2 Não activação de NF-
kB não activação da resposta inflamatória (IL-8)
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Mutantes
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P.Gingivalis - FimA FimA
Interage com CD14 Activação do TLR2
Fim CDE CXCR4
Desactiva TLR2
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Injectisomas bacterianos
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P. gingivalis não tem genes para injectosoma TIIISS As proteínas efectoras são libertadas para
o meio SerB (Fosfoserina fosfatase)
Funciona com sinalizador intracelular na célula epitelial Altera a dinâmica dos microtúbulos ...... Comprovadamente altera expressão genética de genes
relacionados com a dinâmica do citoesqueleto de actina e com a secreção de citocinas
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Legenda
Down regulation
Up regulation
Activação
Inibição
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Aggregatibacter actynomycemcomitans
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Contacto de A. actinomycemcomitans com células epiteliais enrrugamento da MC
Replicam dentro da célula epitelial
Alteram a polimerização dos microtúbulos.
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Treponema denticola Indução da
despolimerização do citoesqueleto e rearranjo dos microfilamentos perda de aderência entre as células
quimiotripsina-like degrada complexos juncionais entra na célula e actua no citoesqueleto de actina
proteína da superfície celular T. denticola canal condutor de iões despolarização da membrana.
29-10-2014T25 MJC
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Tanerella forsythia
29-10-2014T25 MJC
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Bibliografia
T25 MJC 29-10-2014
Capítulo 5
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Bibliografia
T25 MJC 29-10-2014
Capítulo 5
Artigos da pasta do molar: Quorum sensing