Detecção do gene ppk e correlação com a produção de biofilme em Corynebacterium diphtheriae

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lydio, Renata Lourenço
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/14393
Resumo: Diphtheria is a bacterial toxemic disease of acute evolution whose etiologic agent is the Gram-positive rod Corynebacterium diphtheriae. Among its virulence factors, we may cite the production of diphtheria toxin and the ability to produce pili and to form biofilm. Biofilms are microbial communities of high organization attached to biotic or abiotic surfaces and embedded by complex extracellular matrix consisting of polymeric substances. Polyphosphate (poliP) has a key role in virulence and resistance to environmental stresses in various bacterial species. It has already been demonstrated the involvement of ppk gene (responsible for the synthesis of polyphosphatekinase) on biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa: mutant strains had their motility and biofilm forming capacity reduced. The aim of this study was to detect the ppk gene and to correlate it with the production of biofilm in C. diphtheriae. So, biofilm formation was investigated in different media and substrates which stimulate or not poliP synthesis. In addition, the presence of the ppk gene was analyzed in silico and in vitro. The three-dimensional structure of the PPK proteins was also predicted. This study also intended to clone the C. diphtheriae ppk sequence in the TOPO system. As results, it was observed that all samples were able to form biofilms on polystyrene and glass surfaces, but at different intensities. The cultivation in King B broth did not modify the bacterial adherence profile to polystyrene of most of the strains. Strains classified as non-adherent to glass when grown in TSB, began to strongly adhere to this substrate when cultivated in King B broth. Two genes responsible for poliP synthesis were detected in C. diphtheriae: ppk2a and ppk2b. PPK2A and PPK2B proteins share only 40% of identity, displaying distinct three-dimensional structures. The construction of a ppk2a mutant in C. diphtheriae was initiated with the cloning of the coding sequence in the TOPO system. The presence of the ppk2a gene seemed to stimulate the adherence to glass by the E. coli mutant strain containing the plasmid TOPO::ppk2a. Additional studies are required for the construction of a ppk mutant in C. diphtheriae, in order to understand the influence of this gene on virulence and on stress response.
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Biofilms are microbial communities of high organization attached to biotic or abiotic surfaces and embedded by complex extracellular matrix consisting of polymeric substances. Polyphosphate (poliP) has a key role in virulence and resistance to environmental stresses in various bacterial species. It has already been demonstrated the involvement of ppk gene (responsible for the synthesis of polyphosphatekinase) on biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa: mutant strains had their motility and biofilm forming capacity reduced. The aim of this study was to detect the ppk gene and to correlate it with the production of biofilm in C. diphtheriae. So, biofilm formation was investigated in different media and substrates which stimulate or not poliP synthesis. In addition, the presence of the ppk gene was analyzed in silico and in vitro. The three-dimensional structure of the PPK proteins was also predicted. This study also intended to clone the C. diphtheriae ppk sequence in the TOPO system. As results, it was observed that all samples were able to form biofilms on polystyrene and glass surfaces, but at different intensities. The cultivation in King B broth did not modify the bacterial adherence profile to polystyrene of most of the strains. Strains classified as non-adherent to glass when grown in TSB, began to strongly adhere to this substrate when cultivated in King B broth. Two genes responsible for poliP synthesis were detected in C. diphtheriae: ppk2a and ppk2b. PPK2A and PPK2B proteins share only 40% of identity, displaying distinct three-dimensional structures. The construction of a ppk2a mutant in C. diphtheriae was initiated with the cloning of the coding sequence in the TOPO system. The presence of the ppk2a gene seemed to stimulate the adherence to glass by the E. coli mutant strain containing the plasmid TOPO::ppk2a. Additional studies are required for the construction of a ppk mutant in C. diphtheriae, in order to understand the influence of this gene on virulence and on stress response.A difteria é uma doença bacteriana toxêmica de evolução aguda que possui como agente etiológico o bacilo Gram-positivo Corynebacterium diphtheriae. Dentre seus fatores de virulência, podemos citar a produção da toxina diftérica e a capacidade de produzir fímbrias e formar biofilme. Biofilmes são comunidades microbianas de alta organização aderidas a superfícies bióticas ou abióticas e envolvidas por complexa matriz extracelular constituída por substâncias poliméricas. O polifosfato (poliP) possui papel fundamental na virulência e na resistência a estresses ambientais em diversas espécies bacterianas. Já foi demonstrado o envolvimento do gene ppk (responsável pela síntese da polifosfatoquinase) na formação de biofilme em Pseudomonas aeruginosa: cepas mutantes tiveram sua motilidade e capacidade de formação de biofilme prejudicadas. O objetivo deste trabalho foi detectar o gene ppk e correlacioná-lo com a produção de biofilme em C. diphtheriae. Para tal, a formação de biofilme foi investigada em diferentes substratos e meios de cultivo que estimulam ou não a síntese de poliP. Além disso, a presença do gene ppk foi analisada in silico e in vitro. A estrutura tridimensional das proteínas PPK também foi prevista. Este estudo procurou ainda clonar o gene ppk de C. diphtheriae no sistema TOPO. Como resultados, foi observado que todas as amostras de C. diphtheriae foram capazes de formar biofilme em poliestireno e vidro, porém em diferentes intensidades. O cultivo em caldo King B não modificou o perfil de aderência ao poliestireno da maioria das cepas analisadas. As amostras não aderentes ao vidro quando cultivadas em TSB, passaram a aderir fortemente a esse substrato quando crescidas em caldo King B. Foram detectados dois genes responsáveis pela síntese de poliP em C. diphtheriae em todas as amostras avaliadas: ppk2a e ppk2b. As proteínas PPK2A e PPK2B compartilham apenas 40% de identidade, apresentando estruturas tridimensionais distintas. O processo de construção de mutante para o gene ppk2a em C. diphtheriae foi iniciado com a clonagem da sequência codificadora desta proteína no sistema TOPO. A presença do gene ppk2a pareceu estimular a aderência ao vidro da cepa mutante de E. coli contendo o plasmídeo TOPO::ppk2a. Estudos adicionais são necessários para a construção de mutante para o gene ppk em C. diphtheriae, a fim de melhor compreender sua influência na virulência e na resposta a situações de estresse.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T15:15:43Z No. of bitstreams: 1 Renata Lourenco Lydio Dissertacao completa.pdf: 3259026 bytes, checksum: 64ea5c8500454313a792b89d80d5b191 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T15:15:43Z (GMT). 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