UPCII M Microbiologia Teórica 25 2º Ano 2014/2015.

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1 UPCII M Microbiologia Teórica 25 2º Ano 2014/2015

2 Sumário T25 MJC  Capítulo XVII. Microbioma oral  Alterações da expressão genética bacteriana em resposta às necessidades de colonização da cavidade oral  Comunicação entre Microrganismos  Mecanismos de comunicação  Autoindutores tipo I  Autoindutores tipo II  Pequenos péptidos  Transformação genética e “Competence Stimulating Peptides”  Lantibióticos  Comunicação por “contacto”  Adesinas e receptores 29-10-2014

3 Ecossistema oral 29-10-2014T25 MJC Temperatura pH Redox Nutrientes Outras bactérias

4 29-10-2014T25 MJC Percepção da alteração Mecanismo de alteração do fenótipo

5 Em bactérias  Regulação da expressão genética é essencialmente ao nível da transcrição  Como?  Factores de transcrição Factores de transcrição  Lembram-se o que são? Lembram-se o que sã  Podem depender de ligandos  Podem depender de fosforilação 29-10-2014T25 MJC Activadores Repressores Cascatas de sinalização

6 Factores de transcrição em bactérias  Podem depender de ligandos  Podem depender de fosforilação 29-10-2014T25 MJC Activadores Repressores

7 Ainda se lembram o que é um factor de transcrição? 29-10-2014T25 MJC

8 Exemplo de um factor de transcrição de E.coli 29-10-2014T25 MJC Elemento regulador da resposta (OmpR) Regula a expressão of genes codificadores de porinas (OmpF e OmpC) Promove transcrição de ompF em condições de baixa osmolaridade e em condições de alta osmolaridade reprime transcrição de ompF e activa transcrição de ompC. A regulação envolve vários locais de ligação a montante dos genes ompF e ompC aos quais OmpR se liga. A fosforilação do OmpR melhora a sua capacidade de ligar DNA. A quantidade de OmpR fosforilado aumenta com a osmolaridade.

9 Alteração da expressão genética  Muitas vezes associada a um estímulo externo:  Ligada a “comunicação” entre bactérias  Alteração da expressão genética ligada a moléculas cuja [] aumenta consoante o nº de bactérias no ambiente.  Envolve sistemas de transdução de sinal 29-10-2014T25 MJC

10 Comunicação entre bactérias  Diferente em G+ e G- mas assente em:  Produção de uma molécula sinalizadora  Existência de receptores para essa molécula  Alteração da expressão de genes incluindo os que levam à produção da molécula sinalizadora 29-10-2014T25 MJC

11 Comunicação entre bactérias 29-10-2014T25 MJC G+ G-

12 Comunicação entre bactérias  Por contacto directo Por contacto directo  Por moléculas secretadas para o meio  Directamente (AI-1 e AI-2)  Depois dos percursores processados (CSP e Lantibióticos)  Determinam expressão de:  Factores de virulência  Competência  Conjugação  Produção de antibióticos  Mobilidade  Esporulação  Formação do biofilme 29-10-2014T25 MJC Chapter 39, Figure 4 Structure of a polymicrobial biofilm Essentials of Glycobiology Second Edition

13 Comunicação entre bactérias por AI-1  AHL (Acyl-Homoserine Lactone)  Comunicação intra específica  Mais de 70 G-  Ainda não foi descrita em bactérias orais 29-10-2014T25 MJC

14 Comunicação entre bactérias por AI-2  AI-2  dihidroxil pentanediona  Também identificada na sinalização de  Proteases de P.gingivalis  Leucotoxina de A.actinomycemcomitans  Metabolismo de açucar S.gordonii  Comunicação inter- específica  AI-2 de A.actinomycemcomitans activa genes de P. gingivalis Vibrio harveyi 29-10-2014T25 MJC

15 Bactérias produtoras de AI-2 29-10-2014T25 MJC

16 Funções controladas por AI-2 29-10-2014T25 MJC

17 Comunicação entre bactérias G(+) (CSPs)(CSPs)  Péptidos secretados  Sistema de detecção baseado em cinases membranares (two component system)  Comunicação intra- específica  Identificada em vários Streptococci orais 29-10-2014T25 MJC

18 Sistemas de transdução do sinal  H1 proteína transmembranar autofosforilável  Fosfato libertado passa ao elemento de resposta D  Elemento de resposta funciona como factor de transcrição. 29-10-2014 T25 MJC

19 Streptococci orais e transformação  O que é transformação?  Vantagens?  Que células fazem transformação? 29-10-2014T25 MJC Competência Induzida por

20 De forma mais completa 29-10-2014T25 MJC

21 Efeito de mutações no gene comC Quorum sensing e biofilme 29-10-2014T25 MJC

22 CSPs em Streptococci orais 29-10-2014T25 MJC

23 Quorum sensing em bactérias orais 29-10-2014T25 MJC

24 Quorum sensing e factores de virulência - Staph aureus 29-10-2014T25 MJC

25 Quorum sensing e factores de virulência – Bacillus cereus 29-10-2014T25 MJC

26 Quorum sensing e factores de virulência – Pseudomonas aeruginosa 29-10-2014T25 MJC

27 Quorum sensing e factores de virulência – Vibrio Cholerae 29-10-2014T25 MJC

28 Interferência com mecanismos de quorum sensing  Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras  Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli)  Pelo hospedeiro 29-10-2014T25 MJC

29 Interferência com mecanismos de quorum sensing  Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras  Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli)  Pelo hospedeiro 29-10-2014T25 MJC

30 Interferência com mecanismos de quorum sensing 29-10-2014T25 MJC

31 Interferência com mecanismos de quorum sensing 29-10-2014T25 MJC

32 Interferência com mecanismos de quorum sensing 29-10-2014T25 MJC

33 Outra comunicação inter-específica  Há autores que consideram a coagregação uma forma de comunicação bacteriana DL1= Strep. gordonii HI e 34=Strep oralis A-F= Actinomyces 29-10-2014T25 MJC

34 Que consequências podem ter as descobertas descritas? 29-10-2014T25 MJC

35 UPCII M Microbiologia Teórica 22 2º Ano 2013/2014

36 Sumário T25 MJC  Capítulo XVIII. Microbioma oral - Comunicação do Microbiota com o Hospedeiro  Mecanismos de interacção com células epiteliais  Porphyromonas gingivalis  Aggregatibacter actinomycemcomitans  Treponema dentícola  Tanerella forsythia 29-10-2014

37 Chapter 39, Figure 2 Activation of immune signaling by bacterial lipopolysaccharide (LPS) Essentials of Glycobiology Second Edition 29-10-2014T25 MJC

38 Comunicação com o hospedeiro 29-10-2014T25 MJC

39 De forma mais completa 29-10-2014T25 MJC http://www.genego.com/ma ps/558_map.png

40 Epitélio Oral  Barreira física  Sente e responde 29-10-2014T25 MJC  Moléculas efectoras do SI  Vias apoptóticas ou necróticas. Microrganismos interferem Internalização Alteração da sinalização

41 Moléculas “usadas” pelos MO  Proteínas de superfície com domínios ricos em leucinas  Listeria monocytogenes internalinas (InlA e InlB)  Shigella flexneri (IpaH)  Samonella enterica proteins (SlrP, SspHI, and SspH2)  Treponema denticola (LrrA)  Proteínas de superfície com domínio Big_2 (Bacterial Iglike)  E.coli EPEC (intiminas) 29-10-2014T25 MJC

42 29-10-2014T25 MJC

43 MO Orais que interferem com Células Epiteliais de forma específica  P. gingivalis P. gingivalis  A. actinomycemcomitans A. actinomycemcomitans  T. denticola T. denticola  Tanerella forsythia Tanerella forsythia 29-10-2014T25 MJC

44 P.gingivalis  É internalizada em nºs elevados  Acumula-se à volta do núcleo  Permanecem viáveis  Tornam a célula resistente à apoptose e necrose  Relação entre as fimbrias e receptores de membrana epitelial 29-10-2014T25 MJC

45 P.gingivalis  40% do proteoma da bactéria é alterado com a internalização  Milhares de genes da célula eucariota são expressos de forma diferente.  Microfilamentos e Microtubulos  [Ca 2+ ]  Activação da cascata MAPK  Desactivação do factor NF-kB que controla resposta inflamatória (IL-8)  Alterações na produção de MMPs 29-10-2014T25 MJC

46 P.gingivalis - FimA  FimA = Invasina  Cell migration, proliferation, transformation, differentiation, apoptosis and inflammatory responses  Interage com integrinas β1  Fosforilação da paxilina  ↑ [Ca 2+ ]  Modulação da cascata MAPK  ↑JNK  ↓ ERK1/ERK2  Não activação de NF-kB  não activação da resposta inflamatória (IL-8 ) 29-10-2014T25 MJC M u ta n t e s

47 P.Gingivalis - FimA  FimA  Interage com CD14  Activação do TLR2  Fim CDE  CXCR4  Desactiva TLR2 29-10-2014T25 MJC

48 Injectisomas bacterianos 29-10-2014T25 MJC

49 P. gingivalis não tem genes para injectosoma TIIISS  As proteínas efectoras são libertadas para o meio  SerB (Fosfoserina fosfatase)  Funciona com sinalizador intracelular na célula epitelial  Altera a dinâmica dos microtúbulos ......  Comprovadamente altera expressão genética de genes relacionados com a dinâmica do citoesqueleto de actina e com a secreção de citocinas 29-10-2014T25 MJC

50 29-10-2014T25 MJC Legenda Down regulation Up regulation Activação Inibição

51 Aggregatibacter actynomycemcomitans 29-10-2014T25 MJC  Contacto de A. actinomycemcomitans com células epiteliais  enrrugamento da MC  Replicam dentro da célula epitelial  Alteram a polimerização dos microtúbulos.

52 Treponema denticola  Indução da despolimerização do citoesqueleto e rearranjo dos microfilamentos  perda de aderência entre as células  quimiotripsina-like degrada complexos juncionais  entra na célula e actua no citoesqueleto de actina  proteína da superfície celular T. denticola  canal condutor de iões  despolarização da membrana. 29-10-2014T25 MJC

53 Tanerella forsythia 29-10-2014T25 MJC

54 Bibliografia T25 MJC29-10-2014 Capítulo 5

55 Bibliografia T25 MJC29-10-2014 Capítulo 5 Artigos da pasta do molar: Quorum sensing