Sinalização por c-di-GMP e o sistema de secreção de macromoléculas do tipo IV em Xanthomonas citri

• Processo: 11/07777-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Shaker Chuck Farah
• Beneficiário: Shaker Chuck Farah
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Roberto Kopke Salinas
• Pesquisadores associados: Guilherme Menegon Arantes
• Auxílio(s) vinculado(s): 16/08707-4 - EMU concedido no processo 2011/07777-5: sistema SEC-MALS (sistema laser de espalhamento de luz), AP.EMU; 15/04859-1 - Estrutura e função do sistema de secreção do tipo IV do fitopatógeno Xanthomonas citri por ressonância magnética nuclear em solução, AV.EXT; 13/50355-0 - Structure and dynamics of proteins by high-resolution NMR spectroscopy, SAXS, and computation, AP.R; 13/50362-6 - Structural relationships of the flavonoid apigenin and hnRNPA2 define the role of plant phytochemicals in the regulation of alternative splicing, AP.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/25381-2 - Estudo do papel dos sistemas de secreção do tipo IV de Xanthomonas citri e Stenotrophomonas maltophilia na interação com Dictyostelium discoideum., BP.PD; 15/13318-4 - Engenharia estrutural do sítio ativo de diguanilato ciclases (domínios GGDEF) para a produção de novos segundos mensageiros, BP.DD; 15/17073-6 - Regulação do pilus Tipo IV de Xanthomonas citri, BP.PD; 11/22571-4 - Regulação do pilus Tipo IV de Xanthomonas citri, BP.PD; 11/50521-1 - Biologia estrutural de um sistema de secrcao do tipo iv de xanthomonas axonopodis pv.citri., BP.PD
• Assunto(s): Proteínas Expressão gênica Genomas Xanthomonas axonopodis Virulência Ressonância magnética nuclear Cristalografia de proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: c-di-gmp | Cristalografia de Proteínas | RMN de proteínas | Type IV pili | Type IV secretion system | Xanthomonas citri | Proteínas

Resumo

Neste projeto temático pretendemos desenvolver duas vertentes de pesquisa sobre a biologia do fitopatógeno Xanthomonas citri (Xac), o agente causador do cancro cítrico. i) Metabolismo do segundo mensageiro c-di-GMP: síntese, degradação e receptores. Bactérias podem adotar múltiplos estilos de vida. Em um extremo, há crescimento planctônico em meio líquido em que células vivem individualmente, frequentemente empregando flagelo para nadar na direção de quimioatraentes ou na direção oposta de quimiorepelentes. Outro estilo de vida envolve crescimento estático em uma superfície de uma comunidade de muitas células (muitas vezes chamadas biofilmes). A habilidade de transitar entre estes, e intermediários, estilos de vida requer a coordenação de uma série de eventos de desenvolvimento celular e uma grande variedade de comportamentos fisiológicos complexos, por exemplo, "quorum sensing", múltiplos tipos de motilidade, adesão a superfícies, secreção de exopolissacarídeos, surfactantes e enzimas extracelulares e a produção de fatores de virulência. Há uma grande quantidade de evidência que o dinucletídeo bis(3´à5´) di-GMP cíclico (c-di-GMP) desempenha um papel central nesta coordenação no reino de bactérias. O c-di-GMP é sintetizado por diguanilato ciclases (domínios GGDEF), é degradado por duas classes de fosfodiesterases (domínios EAL e HD-GYP) e existe uma variedade de famílias de receptores de c-di-GMP (ie domínios PilZ, FleQ, CLP, domínios GGDEF e EAL não-catalíticos e "riboswitches"). O genoma da Xac codifica dezenas de domínios ciclase, fosfodiesterases e receptores de c-di-GMP, a maioria dos quais estão associados covalentemente ou não-covalentemente a outros domínios com um largo espectro de atividades associadas a sinalização molecular. O nosso desafio é entender os princípios de regulação enzimática das ciclases e fosfodiesterases e os princípios que regulam as afinidades dos receptores para c-diGMP. Também queremos entender os detalhes moleculares das interações entre estes e outros domínios e como estas interações afetam suas atividades enzimáticas e afinidades por c-di-GMP. ii) Sistemas de secreção de tipo IV. Muitas bactérias patogênicas empregam sistemas de secreção de macromoléculas para transferir fatores de virulência para dentro das células hospedeiras. Neste projeto, pretendemos continuar nossos estudos estruturais e funcionais sobre o sistema de secreção do tipo IV da Xac. O enorme tamanho deste sistema secretório, que contem múltiplas cópias de pelo menos uma dúzia de subunidades diferentes e peso molecular > 1 megaDalton, gera grandes desafios para estudar sua estrutura. Outros desafios serão identificar e caracterizar substratos específicos secretados por este sistema. Nestes estudos empregaremos métodos de Biologia Estrutural (cristalografia, ressonância magnética nuclear, SAXS, simulações moleculares, SCA), a produção e caracterização de nocautes gênicos, enzimologia e estudos de expressão gênica. (AU)

Publicações científicas

(14)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

OLIVEIRA, LUCIANA COUTINHO; SOUZA, DIORGE PAULO; OKA, GABRIEL UMAJI; LIMA, FILIPE DA SILVA; OLIVEIRA, RONALDO JUNIO; FAVARO, DENIZE CRISTINA; WIENK, HANS; BOELENS, ROLF; FARAH, CHUCK SHAKER; SALINAS, ROBERTO KOPKE. VirB7 and VirB9 Interactions Are Required for the Assembly and Antibacterial Activity of a Type IV Secretion System. Structure, v. 24, n. 10, p. 1707-1718, OCT 4 2016. (13/17883-2, 11/07777-5)

GUZZO, CRISTIANE R.; DUNGER, GERMAN; SALINAS, ROBERTO KOPKE; FARAH, CHUCK S.. Structure of the PilZ-FimX(EAL)-c-di-GMP Complex Responsible for the Regulation of Bacterial Type IV Pilus Biogenesis. Journal of Molecular Biology, v. 425, n. 12, p. 2174-2197, JUN 26 2013. (11/07777-5, 11/22571-4, 09/14477-8)

CENENS, WILLIAM; ANDRADE, MAXUEL O.; LLONTOP, EDGAR; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA E.; SGRO, GERMAN G.; FARAH, CHUCK S.. Bactericidal type IV secretion system homeostasis in Xanthomonas citri. PLOS PATHOGENS, v. 16, n. 5, MAY 2020. (19/12234-2, 15/18237-2, 14/04294-1, 17/17303-7, 11/07777-5)

BAYER-SANTOS, ETHEL; CENENS, WILLIAM; MATSUYAMA, BRUNO YASUI; OKA, GABRIEL UMAJI; DI SESSA, GIANCARLO; MININEL, IZABEL DEL VALLE; ALVES, TIAGO LUBIANA; FARAH, CHUCK SHAKER. The opportunistic pathogen Stenotrophomonas maltophilia utilizes a type IV secretion system for interbacterial killing. PLOS PATHOGENS, v. 15, n. 9, SEP 2019. (15/25381-2, 17/17303-7, 18/04553-8, 15/18237-2, 17/02178-2, 16/00458-5, 11/07777-5)

BAYER-SANTOS, ETHEL; LIMA, LIDIA DOS PASSOS; CESETI, LUCAS DE MORAES; RATAGAMI, CAMILA YURI; DE SANTANA, ELIANE SILVA; DA SILVA, ALINE MARIA; FARAH, CHUCK SHAKER; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA ELISA. Xanthomonas citri T6SS mediates resistance to Dictyostelium predation and is regulated by an ECF sigma factor and cognate Ser/Thr kinase. ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, v. 20, n. 4, SI, p. 1562-1575, APR 2018. (16/08400-6, 14/19720-6, 14/25261-4, 11/07777-5, 15/25381-2)

ABIKO, LAYARA AKEMI; VITALE, PHELIPE M.; FAVARO, DENIZE C.; HAUK, PRICILA; LI, DA-WEI; YUAN, JIAQI; BRUSCHWEILER-LI, LEI; SALINAS, ROBERTO K.; BRUSCHWEILER, RAFAEL. Model for the allosteric regulation of the Na+/Ca2+ exchanger NCX. PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS, v. 84, n. 5, p. 580-590, MAY 2016. (13/50355-0, 13/17883-2, 11/07777-5)

CESETI, LUCAS M.; DE SANTANA, ELIANE S.; RATAGAMI, CAMILA Y.; BARREIROS, YASMIN; LIMA, LIDIA DOS PASSOS; DUNGER, GERMAN; FARAH, CHUCK S.; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA E.. The Xanthomonas citri pv. citri Type VI Secretion System is Induced During Epiphytic Colonization of Citrus. Current Microbiology, v. 76, n. 10, p. 1105-1111, OCT 2019. (11/22571-4, 16/08400-6, 14/19720-6, 17/02318-9, 18/01852-4, 14/25261-4, 11/07777-5)

SGRO, GERMAN G.; COSTA, TIAGO R. D.; CENENS, WILLIAM; SOUZA, DIORGE P.; CASSAGO, ALEXANDRE; DE OLIVEIRA, LUCIANA COUTINHO; SALINAS, ROBERTO K.; PORTUGAL, V, RODRIGO; FARAH, CHUCK S.; WAKSMAN, GABRIEL. Cryo-EM structure of the bacteria-killing type IV secretion system core complex from Xanthomonas citri. NATURE MICROBIOLOGY, v. 3, n. 12, p. 1429-1440, DEC 2018. (17/17303-7, 11/07777-5)

TEIXEIRA, RAPHAEL D.; GUZZO, CRISTIANE R.; AREVALO, SANTIAGO JUSTO; ANDRADE, MAXUEL O.; ABRAHAO, JOSIELLE; DE SOUZA, ROBSON F.; FARAH, CHUCK S.. A bipartite periplasmic receptor-diguanylate cyclase pair (XAC2383-XAC2382) in the bacterium Xanthomonas citri. Journal of Biological Chemistry, v. 293, n. 27, p. 10767-10781, JUL 6 2018. (11/07777-5)

DUNGER, GERMAN; LLONTOP, EDGAR; GUZZO, CRISTIANE R.; FARAH, CHUCK S.. The Xanthomonas type IV pilus. Current Opinion in Microbiology, v. 30, p. 88-97, APR 2016. (11/07777-5)

DUNGER, GERMAN; GUZZO, CRISTIANE R.; ANDRADE, MAXUEL O.; JONES, JEFFREY B.; FARAH, CHUCK S.. Xanthomonas citri subsp citri Type IV Pilus Is Required for Twitching Motility, Biofilm Development, and Adherence. MOLECULAR PLANT-MICROBE INTERACTIONS, v. 27, n. 10, p. 1132-1147, OCT 2014. (11/07777-5, 11/22571-4)

OLIVEIRA, MAYCON C.; TEIXEIRA, RAPHAEL D.; ANDRADE, MAXUEL O.; PINHEIRO, GLAUCIA M. S.; RAMOS, CARLOS H. I.; FARAH, CHUCK S.. Cooperative Substrate Binding by a Diguanylate Cyclase. Journal of Molecular Biology, v. 427, n. 2, p. 415-432, JAN 30 2015. (11/07777-5)

SOUZA, DIORGE P.; OKA, GABRIEL U.; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA E.; BISSON-FILHO, ALEXANDRE W.; DUNGER, GERMAN; HOBEIKA, LISE; CAVALCANTE, NAYARA S.; ALEGRIA, MARCOS C.; BARBOSA, LEANDRO R. S.; SALINAS, ROBERTO K.; et al. Bacterial killing via a type IV secretion system. NATURE COMMUNICATIONS, v. 6, MAR 2015. (05/59243-3, 09/54009-3, 07/59425-0, 11/07777-5)

BAYER-SANTOS, ETHEL; LIMA, LIDIA DOS PASSOS; CESETI, LUCAS DE MORAES; RATAGAMI, CAMILA YURI; DE SANTANA, ELIANE SILVA; DA SILVA, ALINE MARIA; FARAH, CHUCK SHAKER; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA ELISA. Xanthomonas citri T6SS mediates resistance to Dictyostelium predation and is regulated by an ECF sigma factor and cognate Ser/Thr kinase. ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, v. 20, n. 4, p. 14-pg., 2018-04-01. (15/25381-2, 16/08400-6, 11/07777-5, 14/19720-6, 14/25261-4)