Caracterização do Papel da Proteína PLDkp na Virulência de Klebsiella pneumoniae

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Mayara de Mattos Lacerda de
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/27433
Resumo: Klebsiella pneumoniae é uma enterobactéria responsável por uma grande diversidade de infecções, tanto em ambientes nosocomiais quanto na comunidade. Essas infecções representam hoje um grande desafio à saúde pública, visto que cepas resistentes a múltiplos antibióticos estão circulando por todo o mundo, inclusive no Brasil. A compreensão dos mecanismos associados à virulência é de grande interesse para o entendimento da causa e agravamento da doença, assim como das possibilidades de futura interferência nesse processo, por exemplo para o desenvolvimento de alternativas aos antibióticos como os inibidores de virulência. Recentemente foi descrito que um mutante no gene pld, que codifica uma proteína da família fosfolipase D, é avirulento em modelo de pneumonia em camundongos. PLDs de diversas bactérias patogênicas Gram-negativas têm sido descritas como envolvidas em interações bactéria-bactéria e bactéria-hospedeiro, atuando na toxicidade, invasão e/ou escape celular. Contudo, o papel da PLDkp na virulência ainda não é conhecido. Assim, neste trabalho estudamos o papel da PLDkp na interação com macrófagos murinos. Foi observado que a PLDkp não possui atividade citotóxica neste tipo celular, e não afeta as taxas de adesão ou internalização bacteriana. Contudo, os resultados indicam que a PLDkp influencia a sobrevivência e escape bacteriano da fagocitose pelos macrófagos Para explicar de que forma a PLDkp afeta a sobrevivência bacteriana em macrófagos, foram analisadas diferenças estruturais entre bactérias selvagem e mutante, tais como: expressão de proteínas totais, perfil de proteínas de membrana externa e cápsula polissacarídica. Por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão, foi mostrado que a cepa pld- apresenta uma estrutura capsular mais frouxa e menos ramificada do que a cepa selvagem. Considerando que a cápsula polissacarídica é determinante para a virulência de K. pneumoniae, acreditamos que o papel da PLDkp na virulência é mediado pela cápsula. Também foram observadas diferenças no perfil de expressão de proteínas de membrana externa. Dentre as bandas diferencialmente expressas entre selvagem e mutante pld-, possivelmente está a porina OmpK36. O mutante pldapresenta maiores níveis dessa proteína. A presença de OmpK36 têm sido associada a uma menor resistência à antibióticos e maior susceptibilidade a morte por opsonização. Além disso, a falta de OmpK36 também é responsável pela diminuição da produção de citocinas pró-inflamatórias. Desse modo, acreditamos que a proteína PLD é capaz de alterar a composição de proteínas de membrana externa e a presença elevada de OmpK36 no mutante pld- pode fazer com que essa bactéria seja mais reconhecida por mecanismos do sistema imune inato e eliminada mais facilmente. Como perspectivas, pretendemos futuramente elucidar de que forma a atividade bioquímica da PLDkp poderia afetar a composição de proteínas de membrana externa e a interação entre os polissacarídeos capsulares e a membrana plasmática bacteriana.
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A compreensão dos mecanismos associados à virulência é de grande interesse para o entendimento da causa e agravamento da doença, assim como das possibilidades de futura interferência nesse processo, por exemplo para o desenvolvimento de alternativas aos antibióticos como os inibidores de virulência. Recentemente foi descrito que um mutante no gene pld, que codifica uma proteína da família fosfolipase D, é avirulento em modelo de pneumonia em camundongos. PLDs de diversas bactérias patogênicas Gram-negativas têm sido descritas como envolvidas em interações bactéria-bactéria e bactéria-hospedeiro, atuando na toxicidade, invasão e/ou escape celular. Contudo, o papel da PLDkp na virulência ainda não é conhecido. Assim, neste trabalho estudamos o papel da PLDkp na interação com macrófagos murinos. Foi observado que a PLDkp não possui atividade citotóxica neste tipo celular, e não afeta as taxas de adesão ou internalização bacteriana. Contudo, os resultados indicam que a PLDkp influencia a sobrevivência e escape bacteriano da fagocitose pelos macrófagos Para explicar de que forma a PLDkp afeta a sobrevivência bacteriana em macrófagos, foram analisadas diferenças estruturais entre bactérias selvagem e mutante, tais como: expressão de proteínas totais, perfil de proteínas de membrana externa e cápsula polissacarídica. Por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão, foi mostrado que a cepa pld- apresenta uma estrutura capsular mais frouxa e menos ramificada do que a cepa selvagem. Considerando que a cápsula polissacarídica é determinante para a virulência de K. pneumoniae, acreditamos que o papel da PLDkp na virulência é mediado pela cápsula. Também foram observadas diferenças no perfil de expressão de proteínas de membrana externa. Dentre as bandas diferencialmente expressas entre selvagem e mutante pld-, possivelmente está a porina OmpK36. O mutante pldapresenta maiores níveis dessa proteína. A presença de OmpK36 têm sido associada a uma menor resistência à antibióticos e maior susceptibilidade a morte por opsonização. Além disso, a falta de OmpK36 também é responsável pela diminuição da produção de citocinas pró-inflamatórias. Desse modo, acreditamos que a proteína PLD é capaz de alterar a composição de proteínas de membrana externa e a presença elevada de OmpK36 no mutante pld- pode fazer com que essa bactéria seja mais reconhecida por mecanismos do sistema imune inato e eliminada mais facilmente. Como perspectivas, pretendemos futuramente elucidar de que forma a atividade bioquímica da PLDkp poderia afetar a composição de proteínas de membrana externa e a interação entre os polissacarídeos capsulares e a membrana plasmática bacteriana.Klebsiella pneumoniae is an enterobacterium responsible for a wide variety of nosocomial and communityacquired infections. These infections represent a significant public health challenge, as multiple antibioticresistant strains are circulating throughout the world, including in Brazil. Therefore, there is an urgent need for research and development of therapeutical alternatives. The comprehension of virulence-associated mechanisms is of great interest for the understanding of the origin and for raising possibilities of future interference in such process. Recently it has been described that a pld gene mutant, which encodes a phospholipase D family protein, is avirulent in a mouse pneumonia model. Bacterial PLDs, specially from Gram-negatives, have been implicated in bacteria-bacteria and host-bacteria interactions, involved in toxicity, invasion and/or cellular escape. However, the role of PLDkp in virulence is not yet disclosed. Thus, in this work, the role of PLDkp in the interaction of K. pneumoniae with murine macrophages was studied. It has been observed that PLDkp does not have cytotoxic activity in this cell type, nor affects bacterial adhesion or internalization rates. However, it seems that PLDkp affects bacterial survival and escape from phagocytosis To explain how this process occurs, structural differences between wild-type and mutant bacteria were analyzed, such as the expression of total and outer membrane proteins and polysaccharide capsule. By atomic force microscopy and transmission electron microscopy, it was observed that the pld- strain presents a looser and less branched capsular structure than the wild-type strain. Considering the fundamental role of the polysaccharide capsule in K. pneumoniae pathogenesis, we believe that the role of PLDkp in virulence is mediated by the capsule. Differences in outer membrane proteins expression profile were also observed. Among the differentially expressed proteins between wild-type and pld- mutant strains, possibly there is the OmpK36 porin. The pld- mutant present higher levels of this protein. The presence of OmpK36 has been associated with a lower resistance to antibiotics and a greater susceptibility to death by opsonization. In addition, the lack of OmpK36 is also responsible for a decrease in the production of pro-inflammatory cytokines.Thus, we believe that PLDkp protein is capable of altering the composition of outer membrane proteins. The elevated amount of OmpK36 in the pld- mutant may let this bacterium more vulnerable to innate immune system and consequently be more easily eliminated. As perspectives, we intend to elucidate how the biochemical activity of PLDkp could affect the composition of outer membrane proteins and the interaction between capsular polysaccharides and bacterial membrane.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.porFosfolipase DVirulênciaPolissacarídeosKlebsiella PneumoniaeCaracterização do Papel da Proteína PLDkp na Virulência de Klebsiella pneumoniaeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis2018Instituto Oswaldo CruzFundação Oswaldo CruzRio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecularinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/27433/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51ORIGINALmayara_carvalho_ioc_mest_2018.pdfapplication/pdf1826172https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/27433/2/mayara_carvalho_ioc_mest_2018.pdf581bc08abb007221b6d94b514dae5d2aMD52TEXTmayara_carvalho_ioc_mest_2018.pdf.txtmayara_carvalho_ioc_mest_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain152133https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/27433/3/mayara_carvalho_ioc_mest_2018.pdf.txt6953ec35f37e994ab7d20cd4f4299e36MD53icict/274332022-06-24 12:17:45.571oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352022-06-24T15:17:45Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false
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