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Tipo do documento: Dissertação
Título: Caracterização funcional do gene dip1180 e influência na patogenicidade de cepas de Corynebacterium diphtheriae de origens diversas
Título(s) alternativo(s): Functional characterization and influence of dip 1180 gene on the pathogenicity of C. diphtheriae strains of different origins
Autor: Cucinelli, Andrezza do Espirito Santo 
Primeiro orientador: Guaraldi, Ana Luiza de Mattos
Primeiro coorientador: Saliba, Alessandra Mattos
Primeiro membro da banca: Ignacio, Ana Claudia de Paula Rosa
Segundo membro da banca: Valente, Raphael do Carmo
Terceiro membro da banca: Gomes, Débora Leandro Rama
Resumo: A difteria é uma doença infectocontagiosa, imunoprevenível e de evolução aguda causada, principalmente, pelo Corynebacterium diphtheriae. Além da difteria clássica, o bacilo diftérico tem sido isolado de quadros de infecções invasivas atípicas, associadas a cepas não produtoras de toxina diftérica (TD), indicando o envolvimento de outros fatores de virulência. O primeiro pangenoma desta espécie permitiu identificar 57 ilhas genômicas, com conteúdo gênico altamente diferenciado, evidenciando indícios de transferência gênica horizontal, podendo esta ser uma estratégia para estabelecer diferenças nas interações hospedeiro-patógeno. A importância das hemolisinas na virulência de diferentes espécies bacterianas tem sido cada vez mais enfatizada na literatura, especialmente por serem passíveis de transferência. Algumas cepas de C. diphtheriae podem ser produtoras de hemolisinas, uma vez que são classificadas quanto a atividade hemolítica. Contudo, pouco se sabe sobre sua virulência, sendo este o propósito deste trabalho. Inicialmente, foi avaliada a presença de possíveis sequências gênicas codificadoras de hemolisinas em C. diphtheriae. Foi encontrada a sequência de uma proteína com função de citotoxina/hemolisina na cepa NCTC13129, utilizada como modelo para: encontrar sequências nas demais cepas desta espécie; prever a estrutura tridimensional e a semelhança funcional com proteínas de outras espécies; confeccionar primers para avaliação in vitro, através de PCR e construir cepa mutante, por recombinação homóloga. A influência deste gene na patogenicidade da espécie foi avaliada a partir de ensaios sobre a atividade hemolítica, interação em superfícies bióticas e abióticas e avaliação da capacidade de causar infecção hematogênica e do osso, in vivo, utilizando camundongos. A sequência codificante da hemolisina DIP1180, encontrada na cepa selvagem, apresentou elevada similaridade nas demais cepas desta espécie, com estrutura tridimensional altamente similar a de hemolisinas de espécies do gênero Streptococcus, reiterando sua possível atividade hemolítica. Através do truncamento do gene dip1180, foi possível demonstrar a dependência da atividade hemolítica em relação à expressão deste gene em C.diphtheriae. Cepas não produtoras de TD apresentaram atividade hemolítica mais intensa. A condição de microareofilia pareceu favorecer a hemólise, exceto para as cepas não hemolíticas, MA 136 e cepa mutante LDCIC-A1. A redução na capacidade de aderir ao poliestireno e ao vidro, observada na cepa mutante demonstrou a influência deste gene na produção de biofilme. No entanto, a privação de ferro no meio de cultivo foi capaz de promover uma expressiva redução na produção de biofilme demonstrando a relevância deste íon na aderência de C. diphtheriae, independente da presença dos genes tox e dip1180. A análise in vivo da influência do gene dip1180 sobre a atividade artritogênica de C. diphtheriae, demonstrou uma redução perceptível da gravidade das lesões apresentadas pelos camundongos infectados com a cepa mutante. Os dados obtidos indicam a importante contribuição do gene dip1180 para a virulência de cepas de C. diphtheriae, sobretudo naquelas não produtoras de TD, por muito tempo negligenciadas e relacionadas com frequência crescente a infecções invasivas.
Abstract: Diphtheria is an acute and immunopreventable disease caused by Corynebacterium diphtheriae. Besides classical diphtheria, C. diphtheriae has also been isolated from invasive infections, mainly caused by non-toxigenic strains, revealing the involvement of other virulence factors. The sequencing of the first pangenomic study of this species allowed the identification of 57 genomic islands, with highly differentiated genetic content, suggesting the horizontal transference of genetic material, and those differences could be involved in host-parasite interaction. The importance of hemolysins on the virulence of different bacterial species has been emphasized in the literature, alongside its possibility of transference between bacterial strains. Some C. diphtheriae strains may produce hemolysins, and some authors have classified C. diphtheriae strains according to its hemolytic activity. Nevertheless, little is still known about the virulence associated to hemolytic activity in C. diphtheriae, and this is the proposal of this investigation. At first, we have investigated the presence of putative protein sequences related to cytotoxin/hemolysin in the sequenced NCTC 13129, as a model to search for the sequences in other sequenced Brazilian strains deposited in NCBI; to predict the tridimensional structure and analyze the functional similarity to hemolysins of other species; to design primers and to evaluate the amplification after PCR reactions, and to construct a mutant strain through homologous recombination. The influence of this gene on the pathogenicity was evaluated based on hemolytic activity assays, interaction on both biotic an non-biotic surfaces, and evaluation of the strain to cause hematogenous infection and bone infection, in vivo, using mice model. The codifying sequence of hemolysin DIP 1180, was found in the wild type strain, and presented high similarity with other C. diphtheriae strains deposited in NCBI. The tridimensional structure was very similar to hemolysins of Streptococcus genera, reinforcing the probable hemolytic activity. The gene truncation by homologous recombination in the gene dip1180, demonstrated the hemolytic properties was related to the expression of this gene in C. diphtheriae. Non-toxigenic C. diphtheriae strains presented an intense hemolytic activity when compared to toxigenic strains. Capnophilic environment appeared to favor the hemolytic activity, except to non-hemolytic strains MA 136 and the mutant LDCIC-A1. A reduction in the capability to adhere to polystyrene and glass and to form biofilm was observed in the mutant LDCIC-A1 strain, demonstrating the influence of this gene in biofilm production. Iron deprivation in the culture medium was able to promote a significant reduction in biofilm production, demonstrating the relevance of this ion in the adhesion of C. diphtheriae, regardless of the presence of both tox and dip1180 genes. The in vivo analysis of the influence of the dip1180 gene on the arthritogenic activity of C. diphtheriae demonstrated a noticeable reduction in the severity of the lesions presented by the mice infected with the mutant strain. The data obtained indicate the important contribution of the dip1180 gene to the virulence of C. diphtheriae strains, especially in non-TD producing strains, which have long been neglected and associated with increasing frequency of invasive infections.
Palavras-chave: C. diphtheriae
Hemolysin
Gen dip1180
Invasive infections
Biofilm
C. diphtheriae
Hemolisina
Gene dip1180
Infecções invasivas
Biofilme
Corynebacterium diphtheriae
Proteínas Hemolisinas
Fatores de virulência
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOS
Idioma: por
País: BR
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 Espirito Santo. Caracterização funcional do gene dip1180 e influência na patogenicidade de cepas de Corynebacterium diphtheriae de origens diversas. 2016. 114 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Médicas) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2016.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/8774
Data de defesa: 21-Dez-2016
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciências Médicas

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