Fatores de transcrição da família Fur e a resposta a ferro e zinco em Chromobacterium violaceum

• Autor(a) principal: Santos, Renato Elias Rodrigues de Souza
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17136/tde-28012022-115732/
• topic: Bacterial virulence; Chromobacterium violaceum; Chromobacterium violaceum; Família Fur; Fatores de transcrição; Fur family; Homeostase de ferro e zinco; Homeostasis of iron and zinc; Imunidade nutricional; Nutritional immunity; Transcription factors; Transportador de zinco; Virulência bacteriana; Zinc transporter

Os metais de transição ferro e zinco são micronutrientes essenciais a todas as formas de vida. Estes metais desempenham funções catalíticas, estruturais e regulatórias, atuando como cofator de inúmeras proteínas em bactérias e em eucariotos. No contexto da infecção, tanto o hospedeiro vertebrado quanto os patógenos competem por esses metais. As bactérias utilizam inúmeras estratégias para superar os mecanismos de imunidade nutricional do hospedeiro e ter acesso ao ferro e ao zinco. Nesse trabalho, caracterizamos os fatores de transcrição Fur e Zur quanto às suas funções na manutenção da homeostase de ferro e zinco e na virulência da bactéria ambiental Chromobacterium violaceum, um patógeno oportunista de humanos. A obtenção do mutante nulo Δfur foi possível somente em limitação de ferro, indicando que Fur é condicionalmente essencial em C. violaceum. O mutante espontâneo FurR40S, que tem Fur parcialmente funcional, mostrou maior produção de sideróforos e susceptibilidade ao estresse oxidativo. O mutante Δfur teve fenótipos pleiotrópicos, como aumento na produção de sideróforos, redução de crescimento e sobrevivência na presença de ferro e peróxido de hidrogênio e diminuição na produção de biofilme e na motilidade do tipo swimming. Muitos dos problemas gerais de fitness do mutante Δfur foram revertidos na linhagem Δfur T8 que possui inserção do transposon T8 em um locus CRISPR/Cas. Tanto a linhagem Δfur quanto a Δfur T8 apresentaram forte atenuação de virulência em camundongos, indicando a importância de Fur na patogênese de C. violaceum. Por fim, demonstramos que em suficiência de ferro, Fur atua como repressor dos genes cbaF e cbuA, relacionados com uso de ferro via sideróforos. Em relação ao fator de transcrição Zur, ensaios de β-galactosidase revelaram que esse regulador atua como repressor de um operon que codifica Zur, duas proteínas hipotéticas e o transportador de alta afinidade ZnuABC. O promotor deste operon possui um Zur-box e foi desreprimido em limitação de zinco. O único fenótipo encontrado para o mutante Δzur foi um aumento em moléculas indutoras de quorum sensing em sobrenadantes de suas culturas. No entanto, na ausência do transportador ZnuABC, C. violaceum ficou mais susceptível à carência de zinco induzida por tratamento com EDTA ou com a proteína ligadora de metais calprotectina. Demonstramos a importância de zinco e do transportador ZnuABC na produção de violaceína, na formação de biofilme, na competição bacteriana e na susceptibilidade a antibióticos. Ensaios de infecção in vitro revelaram que o mutante ΔznuCBA é mais susceptível a morte por neutrófilos, corroborando dados obtidos em colaboração, de que este mutante é atenuado para virulência em camundongos. Em conjunto, essas caracterizações demonstram a relevância dos reguladores Fur e Zur e do transportador ZnuABC na manutenção da homeostase de ferro e zinco e sua importância na virulência de C. violaceum.