Biological role of the ybaB gene encoding a nucleoid associated protein on the global gene regulation of 'Salmonella enterica' Typhimurium

Autor: Cordeiro, Tamires Fernanda Vilas Boas, 1987
Přispěvatelé: Brocchi, Marcelo, 1967, Alvarez-Martinez, Cristina Elisa, Fantinatti-Garboggini, Fabiana, Cunha, Anderson Ferreira da, Oliveira, Marcos Antonio de, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Marcelo Brocchi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: "Salmonella enterica" é um patógeno geralmente adquirido por meio do consumo de alimentos contaminados com essa bactéria. Pode causar gastroenterite e bacteremia em humanos, também sendo capaz de infectar diversos outros animais como répteis, aves, mamíferos e ainda sobreviverem em diversos ambientes. S. enterica é um bastonete Gram-negativo, não formador de esporo, anaeróbio facultativo, móvel e que pertence à família Enterobacteriaceae. Devido à importância de "Salmonella" spp. no escopo clínico e de saúde pública, é sempre importante aprofundar o conhecimento sobre os processos celulares e os determinantes patogênicos desta bactéria. Proteínas associadas ao nucleóide (NAPs) auxiliam na compactação do DNA e também influenciam processos celulares como replicação do DNA e transcrição de genes. Dentre as NAPs de bactérias Gram-negativas, YbaB, proteína homóloga à EbfC é uma NAP pouco caracterizada. O gene ybaB forma operon com recR, gene que codifica para uma proteína de recombinação, envolvida com o sistema de reparo de DNA. Genes ybaB/ebfC estão amplamente presentes nos genomas de bactérias e archaeas de diferentes Filos de procariotos, o que sugere que YbaB/EbfC desempenhe papel biológico importante. Assim, o objetivo principal dessa tese foi o de investigar o papel biológico de YbaB sobre o metabolismo e regulação gênica global de "Salmonella enterica" Typhimurium. Para isso, foi construída uma árvore filogenética para YbaB e outra para RecR, a fim de verificar a distribuição e a variabilidade dessas proteínas por todos os grupos de procariotos. Também foram realizadas análises de seleção natural buscando verificar a existência de seleção positiva nesses genes (Capítulo I). Como é de nosso conhecimento, bactérias desenvolveram uma série de mecanismos adaptativos que lhes permitem sobreviver e crescer na presença de diferentes fatores de estresse provenientes do ambiente. Modificações das propriedades da membrana ou mudanças no estado geral de energia, morfologia e propriedades da superfície celular, estão entre tais mecanismos adaptativos. Assim, também foram realizados ensaios fenotípicos e experimentos em modelos in vivo com mutantes para ybaB, buscando investigar principalmente o papel dessa proteína frente a estresses de envelope (Capítulo II). Ainda dentro desse objetivo, utilizando-se de técnica de sequenciamento de nova geração (RNA-Seq), foram avaliados quais os genes foram diferencialmente expressos, quando há maiores níveis de YbaB (superexpressão de ybaB) (Capítulo III). Os resultados mostram que YbaB é uma proteína conservada e amplamente distribuída entre os diferentes grupos de bactérias. YbaB/EbfC e RecR estão sob seleção positiva em Firmicutes, e em Gammaproteobacteria apenas YbaB/EbfC. Também foi observado que o mutante 'delta'ybaBrbsrecR é atenuado em modelo invertebrado de larvas. Além disso, YbaB parece estar envolvido em sistemas de resposta ao estresse do envelope, choque térmico e com a motilidade em S. enterica Typhimurium. A via Psp (phage shock proteins - proteínas de choque de fago) de resposta ao estresse do envelope parece ser a principal afetada por alterações nos níveis de transcritos de ybaB. Desafios futuros incluem o esclarecimento do mecanismo pelo qual YbaB participa de respostas ao estresse do envelope e também sobre a motilidade de S. enterica Typhimurium Abstract: "Salmonella enterica" is a pathogen usually acquired through the consumption of food contaminated with this bacterium. It can cause gastroenteritis and bacteremia in humans, also being able to infect several other animals such as reptiles, birds, mammals and still survive in different environments. S. enterica is a Gram-negative rod-shaped bacterium, non-spore forming, facultative anaerobic, mobile and belonging to the Enterobacteriaceae family. Due to the importance of "Salmonella" spp. in the clinical and public health scope, it is always important to deepen the knowledge about the cellular processes and the pathogenic determinants of this bacterium. Nucleoid-associated proteins (NAPs) act on DNA compacting, influencing cellular processes such as DNA replication and gene transcription. Among the NAPs of Gram-negative bacteria, YbaB, a protein homologous to EbfC is a poorly characterized NAP. ybaB forms an operon with recR, a gene that codes for a recombination protein, involved with the DNA repair system. ybaB/ebfC genes are widely present in the genomes of bacteria and archaeae from different phyla of prokaryotes, suggesting that YbaB/EbfC plays an important biological role. Thus, the main objective of this thesis was to investigate the biological role of YbaB on the metabolism and global gene regulation of "Salmonella enterica" Typhimurium. For this purpose, a phylogenetic tree was constructed for YbaB and another for RecR, to verify the distribution and sequence variability of these proteins in all groups of prokaryotes. Analyzes of positive selection were also carried out in order to understand some aspects of the evolution of these genes (Chapter I). As we know, bacteria have developed a series of adaptive mechanisms that allow them to survive and grow in the presence of different stress factors from the environment. Modifications in the properties of the membrane or changes in the general state of energy, morphology, and properties of the cell surface, are among such adaptive mechanisms. Thus, phenotypic and in vivo assays were also carried out with mutants for ybaB, seeking to investigate mainly the role of this protein in the face of envelope stresses (Chapter II). Still within this objective, using RNA-Seq, it was evaluated which genes were differentially expressed under higher levels of YbaB expression (overexpression of ybaB) (Chapter III). The results show that YbaB is a conserved protein and widely distributed among different groups of bacteria. YbaB/EbfC and RecR are under positive selection in Firmicutes, and in Gammaproteobacteria only YbaB/EbfC. It was also observed that the mutant 'delta'ybaBrbsrecR is attenuated in an invertebrate model of larvae. In addition, YbaB appears to be involved in response to envelope stress, heat shock and motility in S. enterica Typhimurium. The Psp pathway (phage shock proteins) of envelope stress response seems to be the main one affected by changes in the levels of ybaB transcripts. Future challenges include clarifying the mechanism by which YbaB participates in responses to envelope stress and on the motility of S. enterica Typhimurium Doutorado Genética de Microorganismos Doutora em Genética e Biologia Molecular CNPQ 142190/2017-9 CAPES 001
Databáze: OpenAIRE
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