Deciphering the genetic makeup of the Bacillus subtillis Esat-6-like secretion system

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barreto, Hugo Manuel Condessa, 1990-
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/9636
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013
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spelling Deciphering the genetic makeup of the Bacillus subtillis Esat-6-like secretion systemBacillus subtilisStaphylococcus aureosMutações genéticasTeses de mestrado - 2013Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013The locus yukEDCByueBC of the Gram-positive model bacterium Bacillus subtilis was recently shown to encode a functional Esat-6-like secretion system (Ess), in natural isolates of this bacterium, with YukE being a typical secretion substrate of the WXG100 superfamily. This genetic locus has been renamed BsEss. Type VII/Ess secretion systems are widespread among bacteria of the phyla Actinobacteria and Firmicutes and in some species they play an important role in bacterial pathogenesis, as in Mycobacterium tuberculosis and Staphylococcus aureus. Thus, the BsEss is viewed as an attractive model to study molecular details of this important secretion pathway. Interestingly, the system is impaired in the classical B. subtilis lab strain 168, although carrying an intact BsEss locus. There are several reported mutations in the genome of strain 168, when compared to ancestral or undomesticated strains like NCIB 3610 and ATCC 6051, all of them affecting genes involved in Deg-regulated cellular processes. The BsEss is known to be activated by the phosphorylated state of DegU, so in this work we aimed to identify genetic mutations present in strain 168 that could account for the defective operation of the secretion system, and thus to contribute to the understanding of its functioning and regulation. Among the studied mutations, the ones that mostly impaired BsEss operation were those affecting the expression of genes sfp and degQ. Sfp is necessary for surfactin production, a requisite for B. subtilis swarming motility, functioning also as a signaling molecule in biofilm formation. DegQ was shown to enhance phosphotransfer from DegS~P to DegU, being also necessary to robust biofilm development. By complementing these two mutations in strain 168 we could restore YukE secretion to the levels observed in undomesticated strains. Other genes were included in this study, related to the DegS-DegU regulon. Among these we found swrB, a gene involved in the synthesis of flagella, as being important for YukE export. B. subtilis YeeF, a homologue of the S. aureus Ess-associated protein EsaD, seemed also to be important for BsEss functioning. Finally, in this work we have further explored previous results that suggested a negative role of BsEss expression in competence development, in an effort to uncover potential cellular functions for this secretion system.Foi recentemente demonstrado que o locus genómico yukEDCByueBC da bactéria Gram-positiva Bacillus subtilis codifica para um sistema de secreção do tipo Esat-6 (Ess). Este sistema é funcional em isolados naturais desta bactéria, sendo YukE um substrato de secreção típico da superfamília WXG100. Este locus foi recentemente renomeado BsEss. Os sistemas de secreção do Tipo VII/Ess são bastante prevalentes em bactérias dos filos Actinobacteria e Firmicutes, sendo que em algumas espécies desempenham um papel importante na patogénese bacteriana, nomeadamente em Mycobacterium tuberculosis e Staphylococcus aureus. Assim, o BsEss é visto como um modelo atractivo para estudar os detalhes moleculares deste importante sistema de secreção. Curiosamente, este sistema parece inibido na estirpe 168 de B. subtilis, a estirpe laboratorial mais utilizada em trabalhos de investigação, apesar de esta possuir o locus BsEss intacto. São conhecidas várias mutações na estirpe 168 quando comparada com estirpes ancestrais ou não domesticadas, como por exemplo os isolados NCIB 3610 e ATCC 6051. Essas mutações afectam genes envolvidos em processos celulares regulados pelo sistema de dois componentes DegS-DegU. Sabe-se que o BsEss é activado pela forma fosforilada de DegU, pelo que neste trabalho pretendeu-se identificar mutações presentes na estirpe 168 responsáveis pela inibição do BsEss, ao mesmo tempo contribuindo para uma melhor compreensão do seu funcionamento e regulação. Entre as mutações reportadas para a estirpe 168, verificámos que aquelas que mais influenciam negativamente a função do BsEss são as que afectam os genes sfp e degQ. Sfp é necessário para a produção de surfactina, um surfactante essencial para a motilidade de B. subtilis em superfícies sólidas (“swarming”), para além de funcionar também como molécula sinalizadora no desenvolvimento de biofilmes. DegQ aumenta a fosforilação de DegU através de DegS e está também envolvido na formação de biofilmes. Ao complementar ambas a mutações na estirpe 168, observou-se um restauro da secreção de YukE para níveis semelhantes aos das estirpes não domesticadas. Outros genes foram incluídos neste estudo, relacionados com o regulão DegS-DegU. De entre estes, descobrimos swrB, um gene envolvido na síntese dos flagelos, como sendo importante para a exportação de YukE. A proteína YeeF de B. subtilis, a qual é homóloga à proteína EsaD do Ess de S. aureus, revelou-se também importante para o funcionamento do BsEss. Finalmente, num esforço para desvendar possíveis funções celulares para este sistema de secreção, foi ainda explorado com mais detalhe resultados anteriores que sugeriam uma influência negativa da expressão de BsEss no desenvolvimento da competência de B. subtilis.São José, Carlos Jorge Sousa de, 1972-Santos, Mário de Almeida, 1955-Repositório da Universidade de LisboaBarreto, Hugo Manuel Condessa, 1990-2013-12-05T16:46:16Z20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/9636TID:201320665enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T15:54:11Zoai:repositorio.ul.pt:10451/9636Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:33:47.196214Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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