Quorum Sensing Centro de Ciências Biológicas Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia Disciplina de Microbiologia Geral Quorum Sensing Guilherme Fadanni Mariana Niero Vanessa Miranda

Introdução A partir da década de 60 observou-se que a maioria da células bacterianas era capaz de se comportar coordenadamente, permitindo que uma população inteira realizasse uma função em particular;

Mecanismo Mecanismo de troca de sinais no ambiente entre os microrganismos por meio de moléculas denominadas auto – indutores (AI); Determinado pela densidade celular; Concentração elevada da molécula auto - indutora leva a uma sinalização celular no qual o gene (ou genes) alvo são ativados ou reprimidos;

Mecanismo Quando a sinalização atinge um nível crítico, os microrganismos passam a agir como um único organismo multicelular, sendo capaz de organizar respostas unificadas favoráveis a sobrevivência da população;

Concentração; Moléculas receptoras específicas de membrana (proteína R - reguladora de transcrição);

Primeira observação Observado pela primeira vez na simbiose entre bactéria e lula; Vibrio fischeri Euprymna scolopes 

Primeira observação Camuflagem e atração de presas para a lula; nutrientes para crescimento bacteriano; V. fischeri  planctônicas molécula autoindutora em baixa concentração não luminescem; V. fischeri  no fotóforo molécula autoindutora em alta concentração luz;

Ocorrência Descrita também em fungos, archaea e protozoários Pode ocorrer sob caráter intraespecífico, interespecífico e, possivelmente, inter-reino Oligopeptídeos Autoindutor-1 Autoindutor-2 Autoindutor-3

Auto - Indutores Auto – indutor 1 (AI 1): moléculas derivadas de ácidos graxos, sendo muito utilizadas por bactérias Gram negativas no mecanismo de comunicação intraespécies; Exemplo: N-acil-homoserina lactonas (AHLs) AHL (Gram -)

Auto - Indutores Auto - indutor-2 (AI-2): furanosil borato diéster, produzido por bactérias Gram negativas e Gram positivas para a comunicação intra e interespécies (universal); AI - 2 (açúcar + boro): primeira molécula com função biológica para o boro

Auto - Indutores Autoindutor-3 (AI-3): Estrutura ainda desconhecida, já descrita na presença de Escherichia coli O157:H7; Aminoácidos e pequenos peptídeos utilizados por bactérias Gram positivas na comunicação intraespécies;

Importância Escolha do melhor momento para expressão de fatores de virulência (motilidade, entre outros); Adaptação à disponibilidade de nutrientes; Defesa contra outros microrganismos; Proteção contra componentes tóxicos (resistência); Produção de enzimas; Formação de biofilme;

Importância Simbiose com hospedeiro; Transferência de plasmídeos por meio de conjugação; Controle da esporulação; Produção de bacteriocinas e antibióticos; Bioluminescência;

Importância Desenvolvimento de substâncias análogas ou que degradem a molécula auto – indutora  regular e inibir processos fisiológicos dos microrganismos; Alimentos: bactérias associadas com a degradação de alimentos regulam sua atividade enzimática pelo mecanismo de QS  bioconservantes alimentares

Importância Medicina: importância do QS em bactérias patogênicas na infecção do organismo para escapar da resposta imune e ter sucesso na infecção: Vibrio cholerae possui, pelo menos, três sistemas de QS que funcionam em paralelo e são capazes de regular a expressão de genes de virulência; Vibrio cholerae

Importância Agricultura: há interações negativas, como parasitismo e doenças, mas também simbioses onde os dois organismos se beneficiam (plantas e bactérias rizóbio); Por transgenia já há vegetais que podem produzir moléculas que induzam ou inibam os auto - indutores ALH; Novas técnicas agrícolas aumentar a diversidade de microrganismos de solo  competição  difícil estabelecimento de populações patógenas.

Evolução “O quorum sensing nos remete à evolução. Talvez as primeiras bactérias tenham se comunicado, depois se organizado de acordo com diferentes funções e, finalmente, formado organismos complexos.” Alguns cientistas acreditam que certos aspectos do Quorum Sensing possam ter recebido uma interpretação forçada. “As bactérias querem se comunicar ou isso acontece apenas por acidente?”

Bibliografia Revista Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento – Edição nº 33 – julho/dezembro 2004 http://www.nottingham.ac.uk/quorum/molecules.htm http://www2.uol.com.br/sciam/artigos/a_intrigante_comunicacao_das_bacterias.html http://www.fat.uerj.br/intranet/disciplinas/Microbiologia%20Industrial/Textos/qs.pdf www.microbiologia.ufrj.br/informativo/micromundo/360-quorum-sensing-bate-papo-microbiano http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11544353