Structural analysis of glycans and development of microarrays from Helcobacter pylori cell surface glycome

Helicobacter pylori is a bacterial pathogen that affects more than half of the world’s population with gastro-intestinal diseases and is associated with gastric cancer. The cell surface of H. pylori is decorated with lipopolysaccharides (LPSs) composed of three distinct regions: a variable polysaccharide moiety (O-chain), a structurally conserved core oligosaccharide, and a lipid A region that anchors the LPS to the cell membrane. The O-chain of H. pylori LPS, exhibits unique oligosaccharide structures, such as Lewis (Le) antigens, similar to those present in the gastric mucosa and are involved in interactions with the host. Glucan, heptoglycan, and riban domains are present in the outer core region of some H. pylori LPSs. Amylose-like glycans and mannans are also constituents of some H. pylori strains, possibly co-expressed with LPSs. The complexity of H. pylori LPSs has hampered the establishment of accurate structure-function relationships in interactions with the host, and the design of carbohydrate-based therapeutics, such as vaccines. Carbohydrate microarrays are recent powerful and sensitive tools for studying carbohydrate antigens and, since their emergence, are providing insights into the function of carbohydrates and their involvement in pathogen-host interactions. The major goals of this thesis were the structural analysis of LPSs from H. pylori strains isolated from gastric biopsies of symptomatic Portuguese patients and the construction of a novel pathogen carbohydrate microarray of these LPSs (H. pylori LPS microarray) for interaction studies with proteins. LPSs were extracted from the cell surface of five H. pylori clinical isolates and one NCTC strain (26695) by phenol/water method, fractionated by size exclusion chromatography and analysed by gas chromatography coupled to mass spectrometry. The oligosaccharides released after mild acid treatment of the LPS were analysed by electrospray mass spectrometry. In addition to the conserved core oligosaccharide moieties, structural analyses revealed the presence of type-2 Lex and Ley antigens and N-acetyllactosamine (LacNAc) sequences, typically found in H. pylori strains. Also, the presence of O-6 linked glucose residues, particularly in LPSs from strains 2191 and NCTC 26695, pointed out to the expression of a 6-glucan. Other structural domains, namely ribans, composed of O-2 linked ribofuranose residues were observed in the LPS of most of H. pylori clinical isolates. For the LPS from strain 14382, large amounts of O-3 linked galactose units, pointing to the occurrence of a galactan, a domain recently identified in the LPS of another H. pylori strain. A particular feature to the LPSs from strains 2191 and CI-117 was the detection of large amounts of O-4 linked N-acetylglucosamine (GlcNAc) residues, suggesting the presence of chitin-like glycans, which to our knowledge have not been described for H. pylori strains. For the construction of the H. pylori LPS microarray, the structurally analysed LPSs, as well as LPS-derived oligosaccharide fractions, prepared as neoglycolipid (NGL) probes were noncovalently immobilized onto nitrocellulosecoated glass slides. These were printed together with NGLs of selected sequence defined oligosaccharides, bacterial LPSs and polysaccharides. The H. pylori LPS microarray was probed for recognition with carbohydratebinding proteins (CBPs) of known specificity. These included Le and blood group-related monoclonal antibodies (mAbs), plant lectins, a carbohydratebinding module (CBM) and the mammalian immune receptors DC-SIGN and Dectin-1. The analysis of these CBPs provided new information that complemented the structural analyses and was valuable in the quality control of the constructed microarray. Microarray analysis revealed the occurrence of type-2 Lex and Ley, but not type-1 Lea or Leb antigens, supporting the results obtained in the structural analysis. Furthermore, the H. pylori LPSs were recognised by DC-SIGN, a mammalian lectin known to interact with this bacterium through fucosylated Le epitopes expressed in its LPSs. The -fucose-specific lectin UEA-I, showed restricted binding to probes containing type-2 blood group H sequence and to the LPSs from strains CI-117 and 14382. The presence of H-type-2, as well Htype- 1 in the LPSs from these strains, was confirmed using specific mAbs. Although H-type-1 determinant has been reported for H. pylori LPSs, this is the first report of the presence of H-type-2 determinant. Microarray analysis also revealed that plant lectins known to bind 4-linked GlcNAc chitin oligosaccharide sequences bound H. pylori LPSs. STL, which exhibited restricted and strong binding to 4GlcNAc tri- and pentasaccharides, differentially recognised the LPS from the strain CI-117. The chitin sequences recognised in the LPS could be internal, as no binding was detected to this LPS with WGA, known to be specific for nonreducing terminal of 4GlcNAc sequence. Analyses of the H. pylori LPSs by SDS-PAGE and Western blot with STL provided further evidence for the presence of these novel domains in the O-chain region of this LPS. H. pylori LPS microarray was also applied to analysis of two human sera. The first was from a case infected with H. pylori (H. pylori+ CI-5) and the second was from a non-infected control.The analysis revealed a higher IgG-reactivity towards H. pylori LPSs in the H. pylori+ serum, than the control serum. A specific IgG response was observed to the LPS isolated from the CI-5 strain, which caused the infection. The present thesis has contributed to extension of current knowledge on chemical structures of LPS from H. pylori clinical isolates. Furthermore, the H. pylori LPS microarray constructed enabled the study of interactions with host proteins and showed promise as a tool in serological studies of H. pyloriinfected individuals. Thus, it is anticipated that the use of these complementary approaches may contribute to a better understanding of the molecular complexity of the LPSs and their role in pathogenesis.

Legionella em meio hospitalar : qual a eficácia dos programas de prevenção nos hospitais da Região de Lisboa e Vale do Tejo : manutenção, limpeza e desinfeção de sistemas e

RESUMO - A legionella em meio hospitalar tem sido alvo de preocupação e de várias discussões, sendo esta uma bactéria patogénica que coloniza vários tipos de ambientes aquáticos (naturais e artificiais). Estas bactérias têm a particularidade de se desenvolver em meio aquático mas a infeção apenas é transmitida através de aerossóis de água contaminada, ou seja, por via aérea. Não se transmitindo de pessoa para pessoa. Pelas suas características os sistemas de arrefecimento de ar, nomeadamente as torres de arrefecimento, condensadores evaporativos, humidificadores e sistemas de ar condicionado, são fontes importantes de disseminação da legionella. Assim surge a necessidade da existência de programas de prevenção, que deverão ter em conta uma adequada manutenção, limpeza e desinfeção. Dada a quantidade de frequentadores assim como da especificidade dos mesmos, em meio hospitalar é particularmente importante a eficácia destes sistemas. Ou seja, os sistemas de arrefecimento em hospitais devem, para além de garantir o conforto térmico, ser responsáveis por manter a qualidade do ar e reduzir os riscos existentes a ele associados. O presente estudo pretende conhecer a verdadeira eficácia dos programas de manutenção e vigilância da Legionella, apenas nos sistemas de arrefecimento. Trata-se então de um estudo exploratório, descritivo recolha desta informação in-loco dos sistemas em estudo, de X hospitais da cidade de Lisboa. Na metodologia serão utilizadas grelhas de observação e resultados de colheita de água dos locais de maior risco. A realização deste estudo visa obter um retrato do panorama existente e contribuir para o início de novos estudos epidemiológicos.

Surto de listeria monocytogenes na Região de Lisboa e Vale do Tejo : 2009-2011

RESUMO - O género Listeria contém oito espécies (L. monocytogenes, L. ivanovii, L. innocua, L. seeligeri, L. welshimeri, L. grayi, L. marthii, e a L. rocoutiae), das quais duas são patogénicas. L. monocytogenes é patogénica para humanos e animais; L. ivanovii primeiramente infecta animais e raramente causa doenças em humanos. A Listeria monocytogenes é uma bactéria patogénica Gram-positiva facultativa intracelular, ubíqua na natureza. Nos últimos anos o número de casos de listeriose tem vindo a aumentar. Pode causar uma doença rara e grave chamada listeriose, especialmente nas mulheres grávidas, nos idosos ou em indivíduos com o sistema imunitário debilitado, de maneira esporádica ou em forma surtos. Realizou-se um estudo observacional, descritivo com o objectivo de se fazer a descrição e a caracterização do surto de listeriose ocorrido na região de Lisboa e Vale do Tejo entre 2009-2011. O período de maior número de casos diagnosticados de listeriose ocorreu entre o mês de Abril e Agosto de 2010. Mas a janela temporal em que ocorreu o surto estendeu-se de Março de 2009 a Janeiro de 2012. Ocorreram 51 casos de internamento com diagnóstico de listeriose, dos quais 25 casos foram confirmados, pela técnica de PFGE, pertencer à mesma estirpe I, sorotipo 4b e pulsotipo 070 e 0101. Na maioria dos casos eram do sexo feminino, com uma média de 57,14 anos de idade e com residência na região de Lisboa e Vale do Tejo. Em 96,08% dos doentes internados com listeriose apresentavam factores de predisposição, comorbilidade e /ou imunossupressão. A bacteriemia foi a manifestação clínica mais frequente, seguida da meningite. A letalidade da listeriose foi de 15,69%.

Reação de cultivares de soja a isolado de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens, proveniente de feijoeiro

O objetivo deste trabalho foi avaliar a reação das cultivares de soja Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 46, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 47, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 48, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 58, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 59, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 60, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 61, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 62, BRS 66, BRS 132, BRS 133, BRS 134, BRS 135, BRS 136, BRS 155, BRS 156, BRS 157, IAC/BR-21, MG/BR-46 (Conquista) e MG/BR-48 (Garimpo RCH) a um isolado de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens, proveniente de feijoeiro, usando dois métodos de inoculação, em casa de vegetação. Foram observados baixos níveis de severidade da doença nas cultivares de soja, independentemente do método de inoculação utilizado.

Sinergismo entre substâncias antimicrobianas e Lactobacillus acidophilus na inibição de Salmonella enteritidis e Salmonella gallinarum

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Hemoculturas positivas num serviço de pediatria: 2003-2012

Introdução: Em situações clínicas selecionadas é aconselhada investigação complementar da criança com febre, nomeadamente realização de hemocultura. Objetivos: Analisar as hemoculturas positivas por bactérias patogénicas num serviço de pediatria, nomeadamente agentes mais frequentes, sua evolução, respetivos antibiogramas e correlação com dados clínicos. Material e Métodos: Estudo retrospetivo de dados micro- biológicos das bactérias patogénicas isoladas em hemoculturas e dados clínicos de crianças com idade entre um mês e 17 anos, admitidas num serviço de pediatria, entre 2003 e 2012. Resultados: No período estudado, a percentagem anual de hemoculturas positivas por bactérias potencialmente patogénicas variou entre 0,8% e 2,9%. No total isolaram-se 158 bactérias patogénicas, sendo mais frequentes: Staphylococcus aureus (29,1%), Streptococcus pneumoniae (27,8%), Escherichia coli (10,1%), Enterococcus faecalis (8,2%), Neisseria meningitidis (5,7%) e Streptococcus pyogenes (5,7%). Nenhuma Neisseria meningitidis foi resistente à resistente à ampicilina, 9% dos Streptococcus pneumoniae tiveram resistência intermédia à penicilina, 8,7% dos Staphylococcus aureus tiveram resistência à meticilina e 6,3% das Escherichia coli tinham resistência à amoxicilina/ácido clavulânico. Sessenta e sete porcento das hemoculturas positivas por bactérias patogénicas correspondiam a crianças com idade inferior a 36 meses. Os diagnósticos mais relevantes foram: bacteriémia oculta, pneumonia, sépsis, meningite e pielonefrite. Ocorreu um óbito devido a choque sético (Streptococcus pneumoniae). Conclusão: Nos 10 anos analisados, as bactérias mais frequentes foram: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae e Escherichia coli. Verificou-se diminuição da incidência da Neisseria meningitidis após 2005 e do Streptococcus pneumoniae após 2007. As suscetibilidades das diferentes bactérias patogénicas aos antimicrobianos mantiveram-se estáveis. Enfatiza-se a importância epidemiológica e clínica da monitorização de dados microbiológicos.

Revisiting molecular diagnostics of Streptococcus pneumoniae

Streptococcus pneumoniae is a human pathobiont that colonizes the nasopharynx. S. pneumoniae is responsible for causing non-invasive and invasive disease such as otitis, pneumonia, meningitis, and sepsis, being a leading cause of infectious diseases worldwide. Due to similarities with closely related species sharing the same niche, it may be a challenge to correctly distinguish S. pneumoniae from its relatives when using only non-culture based methods such as real time PCR (qPCR). In 2007, a molecular method targeting the major autolysin (lytA) of S. pneumoniae by a qPCR assay was proposed by Carvalho and collaborators to identify pneumococcus. Since then, this method has been widely used worldwide. In 2013, the gene encoding for the ABC iron transporter lipoprotein PiaA, was proposed by Trzcinzki and collaborators to be used in parallel with the lytA qPCR assay. However, the presence of lytA gene homologues has been described in closely related species such as S. pseudopneumoniae and S. mitis and the presence of piaA gene is not ubiquitous between S. pneumoniae. The hyaluronate lyase gene (hylA) has been described to be ubiquitous in S. pneumoniae. This gene has not been used so far as a target for the identification of S. pneumoniae. The aims of our study were to evaluate the specificity, sensitivity, positive predicted value (PPV) and negative predicted value (NPV) of the lytA and piaA qPCR methods; design and implement a new assay targeting the hylA gene and evaluate the same parameters above described; analyze the assays independently and the possible combinations to access what is the best approach using qPCR to identify S. pneumoniae. A total of 278 previously characterized strains were tested: 61 S. pseudopneumoniae, 37 Viridans group strains, 30 type strains from other streptococcal species and 150 S. pneumoniae strains. The collection included both carriage and disease isolates. By Mulilocus Sequence Analysis (MLSA) we confirmed that strains of S. pseudopneumoniae could be misidentified as S. pneumoniae when lytA qPCR assay is used. The results showed that as a single target, lytA had the best combination of specificity, sensitivity, PPV and NPV being, 98.5%, 100.0%, 98.7% and 100.0% respectively. The combination of targets with the best values of specificity, sensibility, PPV and NPV were lytA and piaA, with 100.0%, 93.3%, 97.9% and 92.6%, respectively. Nonetheless by MLSA we confirmed that strains of S. pseudopneumoniae could be misidentified as S. pneumoniae and some capsulated (23F, 6B and 11A) and non-capsulated S. pneumoniae were not Identified using this assay. The hylA gene as a single target had the lowest PPV. Nonetheless it was capable to correctly identify all S. pneumoniae.

O papel da Porphyromonas gingivalis nas doenças da cavidade oral e sua relação com doenças sistémicas

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Epidemiologia molecular de Escherichia coli patogênica em diversas etapas do abate bovino

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Contribuição de bactérias diazotrópicas na cultura da bananeira: perspectivas de utilização na produção integrada.

Esta pesquisa objetivou avaliar a ocorrência de bactérias diazotróficas na cultura da bananeira no Estado do Ceará (Brasil), selecionar bactérias diazotróficas endofíticas em associação com mudas da cultivar Grande Naine, avaliar produção de bananas nas cultivares Grande Naine (subgrupo Cavendish), Ambrosia, Buccaner e Calypso (subgrupo Gros Michel) em resposta à inoculação de bactéria selecionada em mudas e verificar o potencial de bactéria diazotrófica na proteção de plantas da cultivar Maçã contra o fungo Fusarium oxysporum f. sp. cubense, causador da fusariose na bananeira. As bananeiras das cultivares Pacovan e Prata (subgrupo Prata) e Couruda (subgrupo Figo) plantadas no Ceará estavam associadas de bactérias diazotróficas relacionadas aos gêneros Burkholderia e Herbaspirillum. Em experimento com mudas micropropagadas da cultivar Grande Naine constatou-se que bactérias endofíticas do tipo Burkholderia variam em eficiência na promoção do crescimento das plantas. A inoculação do isolado de bactéria relacionada a B. cepacia AB202 em mudas resultou no aumento de produtividade das cultivares dos subgrupos Cavendish (2.900kg ha- 1) e Gros Michel (1.400kg ha-1). Na cultivar Maçã, a tecnologia permitiu reduzir a incidência de fusariose em 7,4% (113 plantas por ha). Estes resultados confirmam a influência de bactérias diazotróficas na cultura da bananeira, sugerindo a possibilidade do uso desta tecnologia por viveiristas e produtores de banana em busca da produção integrada de frutas.

Microrganismos endofíticos: potencial de uso como agentes de biocontrole da ferrugem do cafeeiro.

O reino vegetal é colonizado por uma diversidade de microrganismos endofíticos, principalmente bactérias e fungos, os quais estabelecem relações não patogênicas com seus hospedeiros. Quando benéficas tais associações podem estimular o crescimento das plantas, aumentar a resistência a doenças e as condições adversas do ambiente, como estresse hídrico. Relatos dessas características inerentes aos endófitas despertaram o interesse da comunidade científica, que passou a estudar meios de inserir isolados previamente selecionados no sistema de produção agrícola. Assim, nas últimas décadas intensificaram-se os trabalhos buscando microrganismos endofíticos com capacidade de promover o crescimento de culturas agronômicas e de atuar como agentes de biocontrole de fitopatógenos, estudando os possíveis mecanismos envolvidos nessas interações com as plantas, e formas de preservação e de aplicação dos isolados no campo. No presente trabalho 217 bactérias e 17 fungos endofíticos de cafeeiro foram testados em discos de folhas e os de melhor desempenho, em mudas de cafeeiro "Mundo Novo", para o controle de Hemileia vastatrix. As bactérias endofíticas 3F e 119G destacaram-se proporcionando redução da severidade da ferrugem em torno de 85%. Estudando os possíveis mecanismos de controle envolvidos, encontrou-se aumento da atividade de peroxidase em mudas de cafeeiro tratadas com as endófitas em questão. As mesmas bactérias inibiram também a germinação de urediniosporos em testes in vitro. Alguns isolados, porém, aumentaram a suscetibilidade do hospedeiro ao ataque do patógeno.

Recomendação de inoculante para cultura de milho utilizando a bactéria Herbaspirillum seropedicae, estirpe BR11417.

2009

The impact of the phytopathogen Pectobacterium carotovorum in Drosophila melanogaster development

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Euthydemoss of Bactria

Euthydemos I (ca. 260–200 bce) was king of Bactria from around 230. He founded a dynasty which, most notably under his son Demetrios I, extended the control of the Greco-Bactrian kings south of the Hindu Kush into Arachosia and India.