A novel gene involved in Pseudomonas aeruginosa quorum sensing

• Grant number: 08/03004-9
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Doctorate (Direct)
• Start date: October 01, 2008
• End date: January 31, 2014
• Field of knowledge: Biological Sciences - Genetics - Molecular Genetics and Genetics of Microorganisms
• Principal Investigator: Regina Lúcia Baldini
• Grantee: Ana Paula Barbosa Do Nascimento
• Host Institution: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brazil

Abstract

Pseudomonas aeruginosa é uma gamaproteobactéria, metabolicamente versátil, que se adapta a diversos ambientes, podendo infectar plantas e animais e está associada a várias infecções, geralmente em ambiente hospitalar. Ela tem se tornado cada vez mais resistente ao tratamento com antibióticos convencionais, ressaltando sua capacidade de adaptação, conferida pelo seu amplo genoma. O sequênciamento do genoma de P. aeruginosa forneceu uma percepção da sua resposta adaptativa, conferida principalmente por uma grande proporção de genes que codificam reguladores de expressão gênica. A bactéria dispõe de um mecanismo regulador global para coordenar a expressão de centenas de genes, chamado de percepção de quorum ou Quorum Sensing (QS), onde um número suficiente de bactérias é necessário para alterar a expressão gênica. Isso porque a bactéria é capaz de coordenar seu comportamento através da produção de pequenas moléculas sinalizadoras difusíveis, os autoindutores, de maneira dependente da densidade populacional. Durante o crescimento, há o acúmulo de autoindutores intra e extracelularmente e, quando uma concentração limite é atingida, essas moléculas se ligam a reguladores transcricionais, que então desencadeiam a expressão de certos grupos de genes. P. aeruginosa produz pelo menos três autoindutores. As acil-homoserinas lactonas, 3-oxo-C12-HSL e C4-HSL, que fazem parte dos sistemas do tipo LuxRI, las e rhl; e a quinolona PQS.Os sistemas las e rhl consistem de uma proteína reguladora, LasR ou RhlR, e de suas moléculas sinalizadoras cognatas, produzida pelas sintases LasI e RhlI. As proteínas R ligadas ao autoindutor cognato ativam a transcrição dos genes alvo e efetuam também um controle de retroalimentação positiva. PQS é o co-indutor do regulador transcricional MvfR e atua sobre a expressão de um subgrupo de genes. A ativação da maioria dos genes controlados por QS parece não ser desencadeada apenas pelo acúmulo de sinal e sofre influência de fatores adicionais, como o sistema de dois componentes GacA/GacS, que atua pós-transcricionalmente sobre QS através da proteína reguladora RsmA e os pequenos RNAs reguladores RsmZ e Y, podendo exercer controle negativo ou positivo sobre a formação de vários fatores de virulência. Além de Gac/Rsm, RpoS, MvaT, QscR, VqsR, DksA, RsaL e Vfr, também estão envolvidas na cascata de QS. Uma linhagem menos virulenta de P. aeruginosa PA14 foi obtida através de uma deleção em fase de leitura no gene anotado como PA14_41070, em que fenótipos regulados por QS se mostraram alterados. PA14_41070 não tem similaridade com genes de função conhecida, mas seu produto, KrbM, apresenta um domínio de metiltransferase dependente de S-adenosil-metionina. Um dos fenótipos alterados no mutante é a maior produção de piocianina, composto heterocíclico de coloração azul, que participa da redução de NAD+ na carência de oxigênio e contribui para virulência e persistência das infecções causada por P. aeruginosa. Sua produção ocorre no início da fase estacionária, as enzimas responsáveis são codificadas por dois operons phzABCDEFG e pelos genes phzM e phzS e é regulada por QS e pelo sistema Gac/Rsm, sofrendo ainda influência de outros fatores.Por ser facilmente detectável e pela regulação de sua expressão não ter sido explorada em PA14, o uso de piocianina como repórter para investigação da relação de KrbM com a cascata de QS pode trazer resultados interessantes a respeito de como essa metiltransferase pode estar envolvida na complexa rede reguladora deste patógeno oportunista. Assim, este projeto pretende analisar a expressão de piocianina no mutante krbM e compará-la com a de outros mutantes envolvidos em QS. A expressão do gene krbM também será analisada em diversos mutantes, bem como a expressão de genes relacionados a QS no mutante krbM, a fim de se estabelecer a posição hierárquica de KrbM na cascata de regulação de QS. (AU)

Academic Publications

(References retrieved automatically from State of São Paulo Research Institutions)

NASCIMENTO, Ana Paula Barbosa Do. A novel gene involved in Pseudomonas aeruginosa quorum sensing. 2014. Doctoral Thesis - Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ) São Paulo.