aula teórica 24 Formação do biofilme oral (comunicaçao entre

UPCII M Microbiologia
Teórica 25
2º Ano
2014/2015
Sumário

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
Temperatura
pH
Redox
Nutrientes
Outras bactérias
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Percepção
da
alteração
Mecanismo
de
alteração
do fenótipo
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Em bactérias

Regulação da expressão genética é essencialmente ao
nível da transcrição

Como?



Factores de transcrição
 Lembram-se o que são?
Repressores
Podem depender de ligandos
Activadores
Podem depender de fosforilação
Cascatas de
sinalização
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Factores de transcrição em bactérias


Podem depender de ligandos
Repressores
Podem depender de fosforilação
Activadores
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Ainda se lembram o que é um factor de transcrição?
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Exemplo de um factor de transcrição de
E.coli
•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.
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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
G+
G-
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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
Structure of a polymicrobial biofilm
Essentials of
Glycobiology
Second Edition
Chapter 39, Figure 4
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Comunicação entre bactérias por AI-1




AHL (Acyl-Homoserine
Lactone)
Comunicação intra
específica
Mais de 70 GAinda não foi descrita em
bactérias orais
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Comunicação entre bactérias por AI-2

AI-2


Também identificada na
sinalização de




dihidroxil pentanediona
Proteases de P.gingivalis
Leucotoxina de
A.actinomycemcomitans
Metabolismo de açucar
S.gordonii
Comunicação interespecífica

Vibrio harveyi
AI-2 de A.actinomycemcomitans
activa genes de P. gingivalis
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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 intraespecífica
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?
Competência
Induzida por
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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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29-10-2014
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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29-10-2014
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
T25 MJC
29-10-2014
Interferência com mecanismos de
quorum sensing
T25 MJC
29-10-2014
Interferência com mecanismos de
quorum sensing
T25 MJC
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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
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Que consequências podem ter as descobertas descritas?
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UPCII M Microbiologia
Teórica 22
2º Ano
2013/2014
Sumário

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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Activation of immune signaling by bacterial lipopolysaccharide (LPS)
Essentials of Glycobiology
Second Edition
Chapter 39, Figure 2
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Comunicação com o hospedeiro
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De forma mais completa
http://www.genego.com/ma
ps/558_map.png
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Epitélio Oral



Microrganismos
interferem
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Alteração da
sinalização
Moléculas efectoras
do SI
Vias apoptóticas ou
necróticas.
Internalização

Barreira física
Sente e responde
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
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P.gingivalis - FimA

M
u
ta
n
t
e
s
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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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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29-10-2014
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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29-10-2014
Legenda
Down regulation
Up regulation
Activação
Inibição
T25 MJC
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Aggregatibacter actynomycemcomitans



Contacto de A.
actinomycemcomitans com
células epiteliais 
enrrugamento da MC
Replicam dentro da
célula epitelial
Alteram a polimerização
dos microtúbulos.
T25 MJC
29-10-2014
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.
T25 MJC
29-10-2014
Tanerella forsythia
T25 MJC
29-10-2014
Bibliografia
Capítulo 5
T25 MJC
29-10-2014
Bibliografia
Capítulo 5
Artigos da pasta do molar: Quorum sensing
T25 MJC
29-10-2014