UPCII M MicrobiologiaTeórica 25

2º Ano

2014/2015

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

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Ecossistema oral

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VARIAÇÕES

ESPAÇO

TEMPO

TemperaturapHRedoxNutrientesOutras bactérias

ALTERAÇÕESFENÓTIPO

MICROBIANO

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ALTERAÇÕESFENÓTIPO

MICROBIANO

Percepção da

alteração

Mecanismo de

alteração do

fenótipoRegulação da

expressãogenética

Em bactérias Regulação da expressão genética é

essencialmente ao nível da transcrição Como?

Factores de transcrição Lembram-se o que são?

Podem depender de ligandos Podem depender de fosforilação

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Activadores

Repressores

Casca

tas d

e

sinaliza

ção

CRESCIMENTO EM BIOFILME

Factores de transcrição em bactérias Podem depender de ligandos Podem depender de fosforilação

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Activadores

Repressores

Ainda se lembram o que é um factor de transcrição?

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Exemplo de um factor de transcrição de E.coli

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• 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.

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

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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

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Comunicação entre bactérias

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G+

G-

Comunicação entre bactérias 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

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Chapter 39, Figure 4

Structure of a polymicrobial biofilm

Essentials of Glycobiology Second Edition

Comunicação entre bactérias por AI-1 AHL (Acyl-

Homoserine Lactone) Comunicação intra

específica Mais de 70 G- Ainda não foi

descrita em bactérias orais

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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

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EM QUE DIFEREM AI-1 E AI-2?

Bactérias produtoras de AI-2

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Funções controladas por AI-2

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Comunicação entre bactérias G(+) (CSPs) Péptidos secretados Sistema de detecção

baseado em cinases membranares (two component system)

Comunicação intra- específica

Identificada em vários Streptococci orais

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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.

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Streptococci orais e transformação O que é transformação? Vantagens? Que células fazem transformação?

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Competência

Ind

uzid

a p

or

CSPS

De forma mais completa

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Efeito de mutações no gene comC Quorum sensing e biofilme

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CSPs em Streptococci orais

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Quorum sensing em bactérias orais

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Quorum sensing e factores de virulência - Staph aureus

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Quorum sensing e factores de virulência – Bacillus cereus

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Quorum sensing e factores de virulência – Pseudomonas aeruginosa

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Quorum sensing e factores de virulência – Vibrio Cholerae

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Interferência com mecanismos de quorum sensing

Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro

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Interferência com mecanismos de quorum sensing

Remoção ou inactivação das moléculas sinalizadoras Por outras bactérias (S. typhimurium e E. coli) Pelo hospedeiro

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Interferência com mecanismos de quorum sensing

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Interferência com mecanismos de quorum sensing

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PSEUDOMONAS AERUGINOSA

Interferência com mecanismos de quorum sensing

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Outra comunicação inter-específica

Há autores que consideram a coagregação uma forma de comunicação bacteriana

DL1= Strep. gordoniiHI e 34=Strep oralisA-F= Actinomyces

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Que consequências podem ter as descobertas descritas?

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UPCII M MicrobiologiaTeórica 22

2º Ano

2013/2014

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

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Chapter 39, Figure 2

Activation of immune signaling by bacterial lipopolysaccharide (LPS)

Essentials of Glycobiology Second Edition

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Comunicação com o hospedeiro

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De forma mais completa

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http://www.genego.com/maps/558_map.png

Epitélio Oral Barreira física Sente e responde

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Moléculas efectoras do SI

Vias apoptóticas ou necróticas.

Microrganismos

interferem

Inte

rnaliza

ção

Alte

raçã

o d

a

sinaliza

ção

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)

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MO Orais que interferem com Células Epiteliais de forma específica

P. gingivalis A. actinomycemcomitans T. denticola Tanerella forsythia

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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

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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 [Ca2+] Activação da cascata

MAPK Desactivação do factor

NF-kB que controla resposta inflamatória (IL-8)

Alterações na produção de MMPs 29-10-2014T25 MJC

P.gingivalis - FimA FimA = Invasina

Cell migration, proliferation, transformation, differentiation, apoptosis and inflammatory responses

Interage com integrinas β1

Fosforilação da paxilina ↑[Ca2+] Modulação da

cascata MAPK ↑JNK ↓ERK1/ERK2 Não activação de NF-

kB não activação da resposta inflamatória (IL-8)

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Mutantes

P.Gingivalis - FimA FimA

Interage com CD14 Activação do TLR2

Fim CDE CXCR4

Desactiva TLR2

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Injectisomas bacterianos

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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

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Legenda

Down regulation

Up regulation

Activação

Inibição

Aggregatibacter actynomycemcomitans

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Contacto de A. actinomycemcomitans com células epiteliais enrrugamento da MC

Replicam dentro da célula epitelial

Alteram a polimerização dos microtúbulos.

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.

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Tanerella forsythia

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Bibliografia

T25 MJC 29-10-2014

Capítulo 5

Bibliografia

T25 MJC 29-10-2014

Capítulo 5

Artigos da pasta do molar: Quorum sensing