Envolvimento dos genes qseC e sdiA na formação de biofilme por Escherichia coli enteropatogênica atípica

Autor: Hebert Fabricio Culler
Přispěvatelé: Sircili, Marcelo Palma, Brocchi, Marcelo, Nakano, Viviane, Simioni, Bruna Leite, Vieira, Monica Aparecida Midolli, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2021
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Marcelo Palma Sircili Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As Escherichia coli enteropatogênicas atípicas são capazes de formar biofilme em superfícies abióticas e bióticas. Diversos mecanismos em E. coli são regulados por Quorum Sensing, incluindo a expressão de fatores de virulência e formação de biofilme. Quorum Sensing é um sistema de sinalização que confere às bactérias a habilidade de responder à moléculas químicas denominadas autoindutores (AI). SdiA e QseC são receptores de quorum sensing encontrados em diversas bactérias, entre elas EPECa. SdiA detecta moléculas autoindutoras do tipo 1 (AI-1) denominadas N-acil homoserina lactonas (AHLs). Entretanto as Escherichia coli não possuem a sintase para estas moléculas e, deste modo, SdiA detecta AHLs produzidas por outras bactérias. O receptor QseC detecta moléculas autoindutoras do tipo 3, além dos hormônios humanos adrenalina e noradrenalina. Neste estudo verificamos a influência da deleção de sdiA e qseC na formação e arquitetura do biofilme, formação de película, anel e também na transcrição de alguns dos genes envolvidos nestes fenótipos (bcsA, csgA, csgD, fliC, fimA e rpoS) em duas amostras de EPECa, sendo uma do sorotipo O55:H7 e outra do sorotipo ONT:H25. Os resultados das análises nas duas amostras de EPECa foram distintos, confirmando a grande heterogeneidade reportada em outros estudos em amostras deste patótipo. A amostra ONT:H25?sdiA formou espesso biofilme em placas de 96 poços e espessa estrutura (em anel) como anéis na parede do tubo de ensaio em relação às amostras selvagem e complementada. Além disso, o mutante sdiA desta amostra foi capaz de formar película na superfície do meio enquanto as amostras selvagem e complementada foram negativas. A amostra O55:H7?sdiA não apresentou diferença significativa na formação (das estruturas analisadas) destas estruturas em relação às amostras selvagem e complementada. Análises de qRT-PCR demonstraram (maiores níveis de transcrição de) um aumento na transcrição de csgA, csgD e fimA na amostra ONT:H25 deletada em sdiA, possivelmente indicando que o aumento na formação de biofilme por esta amostra esteja relacionado ao aumento da expressão das fímbrias tipo 1 e curli. A adição de AHLs à amostra selvagem ONT:H25 diminuiu a formação de biofilme e os níveis transcricionais de csgD e fimA, enquanto na amostra deletada não houve diferença, indicando que sdiA participa da regulação da formação de biofilme em EPECa e que as AHLs aumentam os efeitos repressores deste receptor nos genes relacionados à formação de biofilme. Quanto às amostras deletadas em qseC foi possível verificar uma diminuição da formação de biofilme em relação às amostras selvagens e complementadas, mas não houve diferença na formação de película na interface ar-líquido e também na formação de anel na parede dos tubos. A amostra ONT:H25?qseC foi negativa para expressão de fímbria curli em placas contendo vermelho congo e apresentou aumento da transcrição de bcsA e fimA, enquanto teve a transcrição de csgA, csgD e fliC diminuída em relação à amostra selvagem. A adição de adrenalina aumentou a formação de biofilme e motilidade nas duas amostras mutantes indicando a possível presença de outro receptor em EPECa responsável pela detecção destes hormônios na ausência de QseC. Portanto, conclui-se que estes dois receptores de quorum sensing estão relacionados, direta ou indiretamente, à formação de biofilme em EPECa Abstract: Atypical enteropathogenic Escherichia coli are capable to form biofilm on biotic and abiotic surfaces. Several E. coli mechanisms are regulated by Quorum Sensing, including expression of virulence factors and biofilm formation. Quorum Sensing is a signaling system that confers bacteria the ability to respond to chemical molecules known as autoinducers. SdiA and QseC are Quorum Sensing receptors found in several bacteria, including aEPEC. SdiA detects type 1 autoinducer molecules (AI-1) known as N-acil homoserin lactones. However, Escherichia coli do not produce this kind of molecules and SdiA detects AHLs produced by other bacteria. QseC receptor detects type 3 autoinducer molecules and the human hormones adrenalin and noradrenaline. In this study the influence of the sdiA and qseC deletion in the biofilm formation and architecture, pellicle and ring-like structure formation and transcription of some genes (bcsA, csgA, csgD, fliC, fimA and rpoS) in two strains of aEPEC (O55:H7 and ONT:H25) was verified. The results of the analysis of the two aEPEC strains were distinct, confirming the heterogeneity reported by other studies in the same patotypes. The strain ONT:H25?sdiA formed a thick biofilm in 96-well plates and thick ring-like structure on the tube wall compared with the wild type and complemented strains. Furthermore, the sdiA mutant strain was capable to form pellicle on both surfaces, while the wild type and complemented strains were negative. The strain O55:H7?sdiA did not show a significant difference on the formation of these structures compared to the wild type and complemented strains. qRT-PCR analysis demonstrated an enhance on the transcription of csgA, csgD and fimA in the deleted sdiA ONT:H25 strain, suggesting that a relative increase of biofilm formation in ONT:H25 strain could be related to the increase of the expression of type 1 and curli fimbriae. The addition of AHLs to the wild type strain ONT:H25 decreased the biofilm formation and the transcriptional levels of csgD and fimA, but not in the mutant strain, indicating that sdiA plays a role in the regulation of biofilm formation in aEPEC. AHLs also increased the repressor efects of this receptor in biofilm related genes. The mutant qseC strains showed a decrease in biofilm formation when compared to wild type and complemented strains, but there was no difference in the pellicle formation in the air-liquid interface, as in the ring-like structure formation in the tube wall. The ONT:H25?qseC strain was negative to curli fimbriae expression in congo red plates and displayed an increase in the transcription of bcsA and fimA genes, while a decrease was verified in the csgA, csgD and fliC genes compared to the wild type strain. The addition of adrenalin increased the biofilm formation and motility in both mutant strains, possibly indicating the presence of other receptor in aEPEC involved in the detection of these hormones in the absence of QseC. In conclusion, these two Quorum Sensing receptors are related with biofilm formation in aEPEC Doutorado Genética de Microorganismos Doutor em Genética e Biologia Molecular FAPESP
Databáze: OpenAIRE
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