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Quorum Sensing
Ana ClaraElisa
João LucasRicardo
O que é?
• Uma Regulação Gênica• Depende da densidade populacional• Controle da expressão gênica• Regulação de atividades fisiológicas• Produção e detecção de autoindutores• Intra e interespécies• Possibilita as bactérias formarem
comunidades complexas.
Funcionamento
• QS : AIs e receptores específicos• AIs receptores expressão de genes• Comunicação intraespecífica, interespecíficas
e até em familias diferentes• Comportamento multicelular• Facilita a adaptação
Quorum Sensing
• Primeiro em Vibrio fischeri• Simbionte de animais marinhos Acyl-HSL Produção de luciferase
Importância• Fundamental em vários processos:– interações com organismos superiores – regulação da virulência– formação do biofilme– regulação da expressão de genes
Importância
• Regular interações entre bactérias e hospedeiros
• População de bactérias patogênicas grande Infecção
AIs Síntese de fatores de virulência
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.
Doenças infecciosas
• QS alvo da droga
Sistema QS
Bactérias patogênicas em nãopatogênicas
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 operon luxCDABE.• Acyl- HSL (AI-1) e outro autoindutor
desconhecido (AI-2)
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
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.
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
QS em Gram Positivas• Os AIs são peptideos(AIP)• AIPs não se difundem na membrana celular• Fosforilação /desfosforilação em cascata.
Quinase sensora
PProteína
regulatória DNATranscrição
do gene alvo
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.
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.
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.
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.
Inibição de QS
• Antagonista natural de AI, derivado de furanona
• Dellsea puichra produz vários derivados halogenados furanos
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.
Degradação de AHL• É uma promessa de tratamento de infecção
bacteriana. • Enzimas de bactérias ou organismos
superiores• Lactonases clivam o anel de homosserina
lactona.
Degradação de AHL• Lactonases que hidrolisam AHL Bacilos • Proteína AiiA ( gene aiiA)
Gene aiiA
ClonadoErwinia carotovora
As plantas transgênicas expressando aiiA bacteriano e provaram ser muito menos sensível à infecção por
E. carotovora
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
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
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.