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Tipo do documento: Tese
Título: Toxina Shiga-like e hemolisina TlyA em cepas de Corynebacterium diphtheriae: identificação, caracterização funcional e influência no potencial de virulência
Título(s) alternativo(s): Shiga-like toxin and TlyA hemolysin in Corynebacterium diphtheriae: identification, functional characterization and influence on virulence potential
Autor: Cucinelli, Andrezza do Espírito Santo 
Primeiro orientador: Guaraldi, Ana Luíza de Mattos
Primeiro coorientador: Saliba, Alessandra Mattos
Primeiro membro da banca: Ignacio, Ana Claudia de Paula Rosa
Segundo membro da banca: Sant'Anna, Louisy Sanches dos Santos
Terceiro membro da banca: Gomes, Débora Leandro Rama
Quarto membro da banca: Neves, Felipe Piedade Gonçalves
Resumo: As manifestações clínicas observadas nas infecções por Corynebacterium diphtheriae, principal agente etiológico da difteria, são frequentemente associadas à ação da toxina diftérica (TD), seu principal fator de virulência. No entanto, cepas não produtoras de TD têm sido isoladas de infecções invasivas e estudos recentes vem demonstrando o envolvimento de mecanismo multifatorial na sua patogenicidade. A análise do pangenoma desta espécie identificou a presença de 57 ilhas genômicas, indicando que a transferência horizontal de genes é uma estratégia frequentemente utilizada pelas corinebactérias para estabelecer diferenças nas interações patógeno-hospedeiro. Diversos trabalhos indicam que os genes codificadores da toxina Shiga são passíveis de transferência entre espécies. Em Corynebacterium ulcerans a proteína Rbp, similar à cadeia A da toxina Shiga de Escherichia coli (SLT-1), cuja função é impedir a síntese de ribossomos provocando morte celular, foi identificada. Adicionalmente, os genes codificadores de hemolisinas, outro importante fator de virulência, são capazes de causar lesão celular através da formação de poros. Os genes da alfa-hemolisina (HlyA) de E. coli e, de outras espécies bacterianas, também são passíveis de transferência horizontal. Algumas cepas de C. diphtheriae parecem ser produtoras de hemolisinas específicas, uma vez que são classificadas quanto à atividade hemolítica. O sequenciamento genômico de C. diphtheriae biovar gravis cepa NCTC 13129 identificou a sequência de uma proteína hipotética, semelhante a hemolisina (TlyA) de Mycobacterium tuberculosis. Neste sentido, foi demonstrada a presença e a expressão de genes semelhantes às toxinas Shiga-like e hemolisina, em diferentes espécies de Corynebacterium. Pesquisas in silico da presença dos genes rbp (toxina Shiga-like) e tlyA (hemolisina) nas espécies de Corynebacterium. foram realizados. Adicionalmente, os seguintes experimentos para a confirmação fenotípica foram desenvolvidos: i) construção de cepa mutante para os genes alvos; ii) padronização de PCR e RT-qPCR; iii) expressão gênica em PCR por tempo real; iv) ensaios de citotoxicidade em células Vero; v) influência de diferentes condições ambientais na expressão destes genes, e vi) potencial artritogênico em modelos animais (murinos). Os resultados obtidos através de análises de bioinformática demonstraram que diferentes espécies de Corynebacterium apresentavam genes que codificam proteínas com expressiva homologia para as toxinas Rbp e TlyA. Os dados dos ensaios fenotípicos verificaram os efeitos citotóxicos destas proteínas em diferentes cepas de C. diphtheriae analisadas. Em conclusão, as cepas de C. diphtheriae isoladas de casos de difteria e/ou infecções invasivas podem também utilizar a produção de hemolisina TlyA e de toxina Shiga-like nos mecanismos cepa-dependentes de patogenicidade. Estudos adicionais relacionados a esses fatores de virulência permanecem em andamento tanto para C. diphtheriae quanto para outras corinebactérias de relevância clínica
Abstract: The clinical features observed in cases of classic diphtheria caused by Corynebacterium diphtheriae are associated with diphtheria toxin production (DT), its main virulence factor. However, non-DT-producing strains have been isolated from invasive infections. Recent studies have demonstrated the involvement of a multifactorial virulence mechanism expressed by C. diphtheriae strains. The analysis of the pangenome of this species identified the presence of 57 genomic islands, indicating that horizontal gene transfer is a strategy frequently used by corynebacteria to establish differences in pathogen-host interactions. Several studies indicate that the genes encoding Shiga toxin are transferable between species. In Corynebacterium ulcerans, the Rbp protein, similar to the A chain of Escherichia coli Shiga toxin (SLT-1), whose function is to inhibit the synthesis of ribosomes causing cell death, was previously identified. Additionally, genes encoding hemolysins, another important virulence factor, may cause cell damage through pore formation. The alpha-hemolysin (HlyA) genes from E. coli and other bacterial species are also capable of horizontal transfer. Some C. diphtheriae strains possibly produce specific hemolysins, as they are classified according to hemolytic activity. Genomic sequencing of C. diphtheriae biotype gravis NCTC 13129 strain identified the sequence of a hypothetical hemolysin-like protein (TlyA) from Mycobacterium tuberculosis. Therefore, the presence and expression of genes similar to Shiga-like toxins and hemolysin were demonstrated in different Corynebacterium species. Additionally, the following experiments for the investigation of phenotypic expression were performed: i) construction of mutant strains for the target genes: ii) gene expression by real-time PCR; iii) Vero cell cytotoxicity assays; iv) influence of environmental conditions on the expressions of these genes; v) arthritogenic potential using an animal model (murine). Data obtained through bioinformatics analysis showed that different Corynebacterium species presented genes that encode proteins with expressive homology to the toxins Rbp (Shiga-like toxin) and TlyA (hemolysin) toxins. Phenotypic assays verified the cytotoxic effects of these proteins on different C. diphtheriae strains. In conclusion, C. diphtheriae strains isolated from cases of diphtheria and/or invasive infections may also utilize the production of TlyA hemolysin and Shiga-like toxin in the strain-dependent mechanisms of pathogenicity. Additional studies related to these virulence factors remain ongoing for both C. diphtheriae and other clinically relevant corynebacteria
Palavras-chave: Hemolysin
Shiga-like toxin
Corynebacterium diphtheriae – Patogenicidade
Toxina Shiga-like – Genética
Hemolisina – Genética
Gene tlyA
Gene rbp
Área(s) do CNPq: CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro Biomédico::Faculdade de Ciências Médicas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciências Médicas
Citação: CUCINELLI, Andrezza do Espírito Santo. Toxina Shiga-like e hemolisina TlyA em cepas de Corynebacterium diphtheriae: identificação, caracterização funcional e influência no potencial de virulência. 2022. 171 f. Tese (Doutorado em Ciências Médicas) - Faculdade de Ciências Médicas, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20943
Data de defesa: 29-Jun-2022
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Médicas

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