Desenvolvimento de estratégias de cultura para isolamento de leptospiras fastidiosas e uso de bioinformática para descoberta de novos alvos vacinais e drogáveis para controle da leptospirose animal
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UEL |
Texto Completo: | https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9173 |
Resumo: | Resumo: leptospirose, causada por espiroquetas do gênero Leptospira, é uma zoonose globalmente disseminada, negligenciada e emergente O isolamento de leptospiras é o primeiro passo para sua caracterização molecular e genotipagem, no entanto, para os sorovares mais fastidiosos, a cultura e isolamento são controversos e laboriosos Com relação ao controle e tratamento da leptospirose, muitos estudos são realizados, mas ainda não existe uma vacina eficaz contra todas as espécies patogênicas ou variedade de antimicrobianos com atuação sobre o quadro de leptospirúria Assim o presente estudo visou primeiramente desenvolver estratégias de cultura e isolamento para as leptospiras fastidiosas e utilizar métodos rápidos de diagnóstico molecular para caracterização e tipificação dos sorovares Posteriormente, a partir do isolamento de novas estirpes, o sequenciamento genômico foi realizado com a finalidade de obtenção de dados de genômica comparativa com outras estirpes disponíveis no GenBank para uma busca in silico de alvos drogáveis e vacinais No primeiro estudo, três formulações de meios de cultura líquidos básicos foram produzidas para isolar e manter leptospiras Em cada formulação (A, B e C) foram adicionados diferentes suplementos para ajudar no crescimento de leptospiras fastidiosas: piruvato de sódio, enzima superóxido dismutase e soro fetal bovino Durante o período aproximado de 55 dias, adotou-se estratégias de troca entre as três formulações de acordo com a observação em microscopia de campo escuro e ao final desse período houve sucesso no isolamento de três estirpes do sorovar Hardjo (dois genotipos, Hardjobovis e Hardjoprajitno) com adaptação total ao meio de cultura Posteriormente, estas culturas foram avaliadas com uso da microscopia eletrônica e notou-se diferenças na morfologia e viabilidade de acordo com a composição do meio No segundo estudo, os genomas desses dois genotipos foram sequenciados, montados e depositados no GenBank A partir desses dados e também de outros genomas de outras espécies de Leptospira foi possível realizar uma abordagem de com base na vacinologia reversa, genômica comparativa e de docking molecular com o uso de ferramentas de bioinformática Para os alvos vacinais, os resultados com base nas características da probabilidade de adesão, TMHMM e densidade de epítopos, sugerem que cinco alvos são bons candidatos e podem ser testados rapidamente em novas formulações de vacinas e posteriormente testados in vivo Para a etapa de docking molecular, oito proteínas preditas como citoplasmáticas e identificadas como essenciais para a sobrevivência de leptospiras foram consideradas bons alvos para novos medicamentos Destacando a proteína de divisão celular FtsZ, que foi o alvo identificado com as melhores características de ligação e, por meio de uma triagem virtual, o ZINC4259719 foi identificado como a melhor molécula para ligar a essa proteína, a fim de inibir sua função eliminando o patógeno A vacinologia reversa e o docking molecular são poderosas ferramentas de bioinformáticas que possibilitam uma busca rápida e sem procedimentos laboriosos, por alvos proteicos específicos que possam ser candidatos a uma nova vacina ou medicamento no controle da leptospirose |
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Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência AnimalAbstract: Leptospirosis, caused by spirochetes of the genus Leptospira, is a globally widespread, neglected and emerging zoonosis The leptospires isolation is the first step towards its molecular characterization and genotyping, however, for the most fastidious serovars, the culture and isolation are controversial and laborious Regarding the control and treatment of leptospirosis, many studies have been carried out, but there is not yet an efficient vaccine against all pathogenic species or more variety of antimicrobials acting on leptospiruria Thus, the present study aimed primarily to develop culture and isolation strategies for fastidious leptospires and using rapid molecular diagnostic methods for characterization and typing of serovars Subsequently, from the isolation of new strains, genomic sequencing was carried out in order to obtain comparative genomic data with other strains available at GenBank for an in silico search for drug and vaccine targets In the first study, three formulations of basic liquid culture media were produced to isolate and maintain leptospires In each formulation (A, B and C) different supplements were added to help the growth of fastidious leptospires: sodium pyruvate, superoxide dismutase enzyme and fetal bovine serum During the approximate period of 55 days, exchange strategies were adopted between the three formulations according to the observation in dark field microscopy and at the end of this period, there was success in the isolation of three strains of serovar Hardjo (two genotypes, Hardjobovis and Hardjoprajitno) with total adaptation to the culture medium Subsequently, these culture was evaluated through electron microscopy and differences in morphology and viability were noted according to the composition of the medium In the second study, the genomes of these two genotypes were sequenced, assembled and deposited on GenBank From these data and also from other genomes of Leptospira species, it was possible to carry out an approach based on reverse vaccinology, genomic comparative and molecular docking with the use of bioinformatics tools For vaccine targets, results based on characteristics of probability of adherence, TMHMM and epitope density, suggest that five targets are good candidates and can be tested quickly in new vaccine formulations and subsequently tested in vivo For the molecular docking step, eight proteins predicted as cytoplasmic and considered essential for the survival of leptospires were considered good targets for new drugs Highlighting the cell division protein FtsZ, which was the target identified with the best binding characteristics and through a virtual screening the ZINC4259719 was identified as the best molecule for linked to this protein in order to inhibit its function and consequently eliminating the microorganism Reverse vaccinology and molecular docking are powerful bioinformatics tools that enable a quick discovery, without laborious procedures, for specific protein targets that may be candidates for a new vaccine or therapeutic target to leptospirosis controlPereira, Ulisses de Pádua [Orientador]Lorenzetti, ElisOliveira Junior, Admilton Gonçalves deVanzela, André Luís LaforgaCosta, Geraldo Marcio daChideroli, Roberta Torres2024-05-01T11:49:52Z2024-05-01T11:49:52Z2020.0027.01.2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/9173porDoutoradoCiência AnimalCentro de Ciências AgráriasPrograma de Pós-graduação em Ciência AnimalLondrinareponame:Repositório Institucional da UELinstname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)instacron:UELinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-12T04:20:11Zoai:repositorio.uel.br:123456789/9173Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bibliotecadigital.uel.br/PUBhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/OAI/oai2.phpbcuel@uel.br||opendoar:2024-07-12T04:20:11Repositório Institucional da UEL - 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Resumo: leptospirose, causada por espiroquetas do gênero Leptospira, é uma zoonose globalmente disseminada, negligenciada e emergente O isolamento de leptospiras é o primeiro passo para sua caracterização molecular e genotipagem, no entanto, para os sorovares mais fastidiosos, a cultura e isolamento são controversos e laboriosos Com relação ao controle e tratamento da leptospirose, muitos estudos são realizados, mas ainda não existe uma vacina eficaz contra todas as espécies patogênicas ou variedade de antimicrobianos com atuação sobre o quadro de leptospirúria Assim o presente estudo visou primeiramente desenvolver estratégias de cultura e isolamento para as leptospiras fastidiosas e utilizar métodos rápidos de diagnóstico molecular para caracterização e tipificação dos sorovares Posteriormente, a partir do isolamento de novas estirpes, o sequenciamento genômico foi realizado com a finalidade de obtenção de dados de genômica comparativa com outras estirpes disponíveis no GenBank para uma busca in silico de alvos drogáveis e vacinais No primeiro estudo, três formulações de meios de cultura líquidos básicos foram produzidas para isolar e manter leptospiras Em cada formulação (A, B e C) foram adicionados diferentes suplementos para ajudar no crescimento de leptospiras fastidiosas: piruvato de sódio, enzima superóxido dismutase e soro fetal bovino Durante o período aproximado de 55 dias, adotou-se estratégias de troca entre as três formulações de acordo com a observação em microscopia de campo escuro e ao final desse período houve sucesso no isolamento de três estirpes do sorovar Hardjo (dois genotipos, Hardjobovis e Hardjoprajitno) com adaptação total ao meio de cultura Posteriormente, estas culturas foram avaliadas com uso da microscopia eletrônica e notou-se diferenças na morfologia e viabilidade de acordo com a composição do meio No segundo estudo, os genomas desses dois genotipos foram sequenciados, montados e depositados no GenBank A partir desses dados e também de outros genomas de outras espécies de Leptospira foi possível realizar uma abordagem de com base na vacinologia reversa, genômica comparativa e de docking molecular com o uso de ferramentas de bioinformática Para os alvos vacinais, os resultados com base nas características da probabilidade de adesão, TMHMM e densidade de epítopos, sugerem que cinco alvos são bons candidatos e podem ser testados rapidamente em novas formulações de vacinas e posteriormente testados in vivo Para a etapa de docking molecular, oito proteínas preditas como citoplasmáticas e identificadas como essenciais para a sobrevivência de leptospiras foram consideradas bons alvos para novos medicamentos Destacando a proteína de divisão celular FtsZ, que foi o alvo identificado com as melhores características de ligação e, por meio de uma triagem virtual, o ZINC4259719 foi identificado como a melhor molécula para ligar a essa proteína, a fim de inibir sua função eliminando o patógeno A vacinologia reversa e o docking molecular são poderosas ferramentas de bioinformáticas que possibilitam uma busca rápida e sem procedimentos laboriosos, por alvos proteicos específicos que possam ser candidatos a uma nova vacina ou medicamento no controle da leptospirose |
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