Quorum Sensing

1. Quorum Sensing Ana Clara Elisa João Lucas Ricardo

2. O que é? • UmaRegulaçãoGênica • Dependedadensidadepopulacional • Controle da expressão gênica • Regulação de atividades fisiológicas • Produção e detecção de autoindutores • Intra e interespécies • Possibilita as bactérias formarem comunidades complexas.

3. Funcionamento • QS : AIs e receptoresespecíficos • AIs receptoresexpressão de genes • Comunicaçãointraespecífica, interespecíficas e atéemfamiliasdiferentes • Comportamentomulticelular • Facilita a adaptação

4. Quorum Sensing • PrimeiroemVibrio fischeri • Simbionte de animaismarinhos Acyl-HSL Produção de luciferase

5. Importância • Fundamental emváriosprocessos: • interações com organismos superiores • regulação da virulência • formação do biofilme • regulação da expressão de genes

6. Importância • Regular interações entre bactérias e hospedeiros • População de bactérias patogênicas grande Infecção AIs Síntese de fatores de virulência

7. Biofilme • Fator de patogenicidade. • Comunidades microbianas associadas com várias superfícies. • Aumenta a resistência a agentes antibacterianos Sobrevivência • QS tem grande papel na formação de biofilme.

9. Doenças infecciosas • QS alvo da droga Sistema QS Bactérias patogênicas em nãopatogênicas

10. Mecanismos Moleculares • A regulação do QS é melhor estudada para o operon lux de Vibrio fischeri. • Dois sistemas que funcionam em paralelo no controle da expressão do operonluxCDABE. • Acyl- HSL (AI-1) e outro autoindutor desconhecido (AI-2)

12. Mecanismos Moleculares • Tem sido mais estudada em Pseudomonas aeruginosa e Burkholderia cepacia . • Muitos genes de P. aeruginosa são ativados por dois sistemas de QS LasI-LasR e RhlI-RhlR. • LasI 3OC12-HSL • RhlI C4-HSL

13. 3OC12 -HSL • Afeta diretamente o organismo hospedeiro. • Interage com os componentes do sistema imunológico modulando a resposta imune • Suprime a proliferação de linfócitos e a diferenciação de células T • Reduz a produção do fator alfa de necrose tumoral e interleucina 12.

14. Comunicação • B. cepacia e P aeruginosa pulmões • Comunicação interespecífica Patogenicidade de B. Cepacia Uma bactéria pode regular a produção de seus próprios fatores de patogenicidade utilizando AI sintetizada por outra bactéria

15. QS em Gram Positivas • Os AIs são peptideos(AIP) • AIPs não se difundem na membrana celular • Fosforilação /desfosforilação em cascata. P Proteína regulatória DNA Quinase sensora Transcrição do gene alvo

16. Peptídeos Auto-indutores (AIPs) • Quatro grupos de S. aureus sintetizam AIP diferentes • Cada AIP ativa o receptor cognato e suprime a ativação das proteínas do receptor dos outros três grupos • AIP purificada do grupo 2 de S. aureus suprime a virulência de S. aureus em um grupo de camundongos infectados.

17. Antipatogênicos • Agentes de inibição de QS antipatogênicas • Não exercem um efeito bactericida ou bacteriostático • Não criam a pressão seletiva As funções dos sistemas de QS podem ser supressionadas de várias formas.

18. Inibição de QS • SAM é utilizada como substrato na síntese de AHLs e AI-2 • Diversos SAM análogos inibem a síntese de AHL em P. aeruginosa Análogos de SAM inibem especificamente a síntese de Al em sistemas QS bacterianos sem afetar enzimas eucarióticas.

19. Inibição de QS • Antagonistas de AI prejudicam a ligação com às proteínas do receptor. • Inibidores competem com AHLs. • Os inibidores são estruturalmente similares ao AHL e interagem com o sitio AHL da proteína do receptor sem ativá-lo. • Estes compostos ligam-se com diversas regiões da proteína receptora.

20. Inibição de QS • Antagonista natural de AI, derivado de furanona • Dellseapuichra produz vários derivados halogenados furanos

21. Inibição de QS • Bactérias e eucariotos dipeptídeos cíclicos Acredita-se que dipeptídeos cíclicos também interajam com os sítios de ligação de AHL a ligação das proteínas do receptor.

22. Degradação de AHL • É uma promessa de tratamento de infecção bacteriana. • Enzimas de bactérias ou organismos superiores • Lactonases clivam o anel de homosserina lactona.

23. Degradação de AHL • Lactonases que hidrolisam AHL Bacilos • Proteína AiiA ( gene aiiA) Clonado Erwinia carotovora Gene aiiA As plantas transgênicas expressando aiiAbacteriano e provaram ser muito menos sensível à infecção por E. carotovora

24. Degradação de AHL • Eucariontes mecanismos que degradam AHL • A linha de pesquisa sugere que o organismo humano é protegido contra infecções bacterianas através da degradação de AHL. Células epiteliais respiratórias de humanos Inativam AHL de P. aeruginosa

25. Conclusões • QS regula vários processos em bactérias • Afeta alguns processos em eucariontes • Eucariontes podem ter estratégias para prevenir invasão de patógenos ao suprimir o sistema QS. • Nova área de pesquisa • Novas drogas antibacterianas

26. Referências • Bassler, L. B. How bacteria talk to each other: regulation of gene expression by quorum sensing. Current Opinion in Microbiology, n. 2, p. 582-587, 1999. • Khmel, I. A. e Metlitskaya , A.Z. Quorum sensing regulation of gene expression: a promissing target for drugs against bacterial pathogenicity. Molecular Biology, vol. 40, n.2, p. 169-182, 2006.