Avaliação da atividade modulatória de diferentes classes químicas frente a expressão de fenótipos de Quorum Sensing de uma cepa de Chromobacterium

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Favero, Fernanda
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50256
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2023.
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spelling Avaliação da atividade modulatória de diferentes classes químicas frente a expressão de fenótipos de Quorum Sensing de uma cepa de ChromobacteriumBioluminescênciaBactériasFenótipoTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2023.Quorum Sensing (QS) é um processo de comunicação bacteriana responsável por controlar a expressão de diversos fenótipos como bioluminescência, produção de metabólitos, ativação de mecanismo de defesa, entre outros. Ele acontece por meio de autoindutores (AI), que podem se apresentar como moléculas pequenas ou como peptídeos. Dessa forma, a manipulação dessa comunicação é estudada a fim de se obter respostas desejadas de comportamentos bacterianos. A cepa CV026 é um conhecido modelo de comunicação bacteriana e foi escolhida para a execução deste trabalho devido à resposta visual de seu fenótipo controlado por QS, a produção de violaceína. No capítulo 1 desse trabalho, foram implementados experimentos biológicos com CV026 que permitiram avaliar a modulação do seu QS: a quantificação de produção de violaceína e o consumo de quitina, ambos fenótipos controlado por QS em CV026. Experimentos voltados a se entender o mecanismo de ação de moléculas moduladoras desses fenótipos também foram implementados: ensaio de competição pela proteína receptora do autoindutor de CV026, a CviR; e ensaio de quantificação de genes controlados por QS. No capítulo 2 foram estudadas N-(2-hidroxietil)amidas e morfolinamidas planejadas racionalmente como simplificação estrutural do autoindutor do QS da cepa CV026 e de um conhecido inibidor deste QS. De forma geral, as N-(2-hidroxietil)amidas e as morfolinamidas inibiram em até 50% a produção de violaceína em uma concentração de 1,25 mM e 2,5 mM respectivamente. Ensaios computacionais de docking molecular do complexo entre essas moleculas e a CviR mostraram que elas se posicionam preferencialmente no domínio de ligação do AI em uma pose semelhante ao AI. N-(2-hidroxietil)amidas e morfolinamidas baseadas na estrutura do inibidor utilizado como controle positivo de inibição apresentaram uma perda considerável de sua inibição. Duas moléculas baseadas na hibridização molecular entre a N-(2-hidroxietil)amida mais ativa e o controle positivo de inibição apresentam resultados similares aos apresentados pelas suas moléculas originais. As duas moléculas deste capítulo que apresentaram os melhores resultados de inibição tiveram seu mecanismo de ação estudado. Apesar de não aparentarem inibição do consumo de quitina, no experimento de competição pelo sítio ativo da proteína, as duas moléculas conseguiram manter 50% de inibição da produção de violaceína mesmo com a duplicação da concentração do AI, porém a síntese de violaceina foi reestabelescia em concetrações acima de 200 μM. O experimento de RT-qPCR permitiu confirmar que a inibição apresentada por essas moléculas acontece em nivel transcricional. No capítulo 3, foi estuda uma cromenona anteriormente identificada como inibidora do QS em Vibrio harveiy bem como algumas impurezas relacionadas à sua síntese e degradação. A cromenona e uma impureza de síntese apresentaram resultados iguais de inibição na mesma concentração de teste, 65% a 625 μM. No teste de competição pela CviR, a cromenona apresentou a melhor inibição da síntese de violaceina mesmo com o aumento da concentração do AI. Não foi observada diminuição no consumo de quitina. Contudo, o experimento de RT-qPCR permitiu confirmar que a inibição observada acontece em nível transcricional. Por fim, no capítulo 4, algumas δ-valerolactonas foram estudadas frente ao QS de CV026. A molécula mais ativa apresentou 85% de inibição de síntese de violaceína em 625 µM. O experimento computacional de docking molecular apresentou esta molécula no domínio de ligação do AI, mas invertida com relação à pose do AI. Esta substância também apresentou o melhor resultado no experimento de competição mantendo 50% de inibição de violaceína mesmo com o aumento de 2000 vezes da concetração de AI, além de inibir o consumo de quitina. Por fim, o experimento de RT-qPCR permitiu confirmar que essa molécula inibe o QS de CV026 em nível transcricional.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Quorum Sensing (QS) is a bacterial communication process responsible for controlling the expression of several phenotypes such as bioluminescence, metabolite production, and defense mechanism activation. It happens through autoinducers (AI), which can be presented as small molecules or as peptides. Thus, this communication's manipulation is studied to obtain desired responses of bacterial behaviour. CV026 is a well-known model of bacterial communication and was chosen for this work due to the visual response of its QS-controlled phenotype, the production of violacein. In Chapter 1, biological experiments were implemented with CV026 that allowed the evaluation of its QS modulation: the quantification of violacein production and chitin consumption, both phenotypes controlled by QS in CV026. Experiments aimed at understanding the mechanism of action of molecules that modulate these phenotypes were also implemented: competition assay for the CV026 autoinducer receptor protein, the CviR; and QS-controlled gene quantification assay. In Chapter 2, rationally designed N-(2- hydroxyethyl)amides and morpholinamides were studied as a structural simplification of the QS autoinducer of the CV026 strain and of a known inhibitor of this QS. In general, N-(2- hydroxyethyl)amides and morpholinamides inhibited violacein production by up to 50% at a concentration of 1.25 mM and 2.5 mM, respectively. Molecular docking assays of the complex between these molecules and the CviR showed that they preferentially position themselves in the AI binding domain in an AI-like pose. N-(2-hydroxyethyl)amides and morpholinamides based on the structure of the inhibitor used as a positive inhibition control showed a considerable loss of inhibition. Two molecules based on molecular hybridization between the most active N-(2-hydroxyethyl)amide and the positive inhibition control showed results similar to those presented by their original molecules. The two molecules in this chapter that showed the best inhibition results had their mechanism of action studied. Although they did not appear to inhibit chitin consumption, in the competition experiment for the active site of the protein, the two molecules managed to maintain a 50% inhibition of violacein production even with the doubling of the AI concentration, but violacein synthesis was reestablished in concentrations above 200 μM. The RT-qPCR experiment confirmed that the inhibition presented by these molecules occurs at the transcriptional level. In Chapter 3, a chromenone previously identified as a QS inhibitor in Vibrio harveyi was studied, as well as some impurities related to its synthesis and degradation. Chromenone and a synthetic impurity showed equal inhibition results at the same test concentration, 65% at 625 µM. In the CviR competition test, chromenone showed the best inhibition of violacein synthesis even with the increase in AI concentration. No decrease in chitin consumption was observed. However, the RT-qPCR experiment confirmed that the observed inhibition occurs at the transcriptional level. Finally, in Chapter 4, some δ-valerolactones were studied against the QS of CV026. The most active molecule showed 85% inhibition of violacein synthesis at 625 µM. The computational molecular docking experiment showed this molecule in the AI binding domain but inverted when compared to the AI pose. This substance also showed the best result in the competition experiment, maintaining 50% of violacein inhibition even with a 2000-fold increase in AI concentration and inhibiting chitin consumption. Finally, the RT-qPCR experiment confirmed that this molecule inhibits CV026 QS at the transcriptional level.Instituto de Química (IQ)Programa de Pós-Graduação em QuímicaMachado, Ângelo Henrique de LiraPereira, Alex LeiteFavero, Fernanda2024-09-02T11:28:44Z2024-09-02T11:28:44Z2024-09-022023-06-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFAVERO, Fernanda. Avaliação da atividade modulatória de diferentes classes químicas frente a expressão de fenótipos de Quorum Sensing de uma cepa de Chromobacterium. 2023. 294 f., il. Tese (Doutorado em Química) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/50256porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-09-02T11:28:45Zoai:repositorio.unb.br:10482/50256Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-09-02T11:28:45Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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