Estratégias de alimentação para a optimização do processo de produção de PHAs por via bacteriana

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Contribuição para o estudo de infecção por Treponema pallidum subespécie pallidum: resposta serológica, diagnóstico molecular e genotipagem

A sífilis é uma doença sexualmente transmitida, reconhecida como tal desde o século XVI, cujo agente etiológico é Treponema pallidum subespécie pallidum, para o qual não existe meio de cultura artificial. Sendo uma infecção com inúmeras manifestações clínicas, incluindo a fase de latência e não havendo uma técnica que possa ser um verdadeiro teste padrão, o seu diagnóstico clínico e laboratorial afigura-se muitas vezes difícil. Nesta tese foram avaliados vários testes Venereal Disease Research Laboratory (VDRL), Rapid Plasma Reagin Test (RPR), Treponema pallidum Hemaglutination Antibody (TPHA), Fluorescent Treponemal Antibody Absortion (FTA-Abs), Passive Particle Agglutination Test (TP.PA), teste imunoenzimática (SYPHILIS-EIA) e Western-blot para a pesquisa de anticorpos anti-Treponema pallidum e técnicas de biologia molecular reacção em cadeia da polimerase (PCR) para o diagnóstico da sífilis nos seus diferentes estádios, incluindo neurossífilis. Experimentaram-se várias sequências iniciadoras (47-F/47-R, polA-F/polA-R-(PE), KO3A/KO4 e polA-F/polA-R) para amplificação de fragmentos dos genes da lipoproteína de 47kDa e do ADN polimerase I, e diferentes tipos de amostras: exsudado de úlceras genitais e de lesões cutâneas de secundarismo, exsudado de biopsias do lóbulo da orelha, sangue total, plasma, soro e liquor. Foram também optimizadas técnicas de PCR para a genotipagem de Treponema pallidum (amplificação de um fragmento do gene tpr e do gene arp) as quais foram aplicadas em algumas amostras incluídas neste estudo. Com a técnica de RPR obtiveram-se resultados idênticos ao VDRL no sangue e no liquor, pelo que parece que ambas as técnicas podem ser indiscriminadamente utilizadas nos dois tipos de produtos. Com os testes treponémicos obtiveram-se também, resultados semelhantes no liquor e no sangue. No entanto, as diferenças encontradas indicam que: a) o FTA-Abs, o Western-blot e o TP.PA devem ser os testes a utilizar nas fases precoces da infecção; b) o teste EIA parece indicado no caso de um grande número de amostras; c) o TP.PA e o TPHA podem ser utilizados na rotina laboratorial e, o primeiro eventualmente, também, na monitorização da terapêutica; d) o FTA-Abs e o Western-blot são os testes treponémicos que, de preferência devem ser utilizados no diagnóstico de neurossífilis embora os resultados do TP.PA se comparem aos do TPHA, no caso da infecção do sistema nervoso central por Treponema pallidum. A co-infecção com o VIH parece, ter efeito apenas, na reactividade dos testes não treponémicos, ocasionando falsa reactividade, independentemente da existência simultânea de toxicodependência. Em relação à técnica de PCR para o diagnóstico de sífilis, e para as várias sequências iniciadoras experimentadas os melhores resultados obtiveram-se com o par KO3A/KO4. A sensibilidade da técnica de PCR e de genotipagem nas amostras das úlceras genitais e das lesões cutâneas de sífilis secundária foi de 100%, o mesmo não acontecendo quando as técnicas se aplicaram à identificação de Treponema pallidum no sangue e no liquor, pelo que a técnica de PCR aplicada a este tipo de amostras necessita de ser aperfeiçoada. No entanto o exsudado de biopsia do lóbulo da orelha, seguida do plasma são os produtos, em que mais vezes, se identificou ADN de Treponema pallidum. O genótipo de Treponema pallidum subespécie pallidum mais frequentemente encontrado foi o 14c, sendo que o genótipo 10a foi pela primeira vez identificado no presente estudo.

Caracterização do papel do gene bola: consequências na motilidade bacteriana e formação de biofilmes

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Médica

Estudo dos principais mecanismos de resistência aos antibióticos β-lactâmicos em bactérias patogénicas de gram negativo

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Sistema de visão para apoio à avaliação da obstrução da orofaringe em crianças

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Caracterização preliminar da bioenergética do efluxo pelo sistema AcrAB-TolC em Escherichia coli

A resistência aos antibióticos em bactérias Gram-negativas pode ser aumentada pela extrusão de antibióticos através de sistemas de efluxo. Em Escherichia coli, o principal sistema de efluxo é o AcrAB-TolC o qual tem como principal fonte energética a força proto-motriz. Este trabalho pretendeu estudar alguns aspectos essenciais da bioenergética na actividade de efluxo de E. coli usando três estirpes bem caracterizadas genotipica e fenotipicamente. Foi utilizado um método fluorimétrico semi-automático no qual a fluorescência do fluorocromo brometo de etídeo, substrato de bombas de efluxo foi seguida, permitindo a medição em tempo real da actividade de efluxo e acumulação de fluorocromo (inibição do efluxo). A utilização de brometo de etídeo é particularmente vantajosa pois emite baixa fluorescência no exterior da célula bacteriana tornando-se extremamente fluorescente no seu interior. Este método é uma nova aplicação do termociclador em tempo real RotorGeneTM 3000 que permite o cálculo da cinética de transporte reflectindo o balanço entre acumulação de substrato por difusão passiva através da membrana e a sua extrusão/efluxo, proporcionando uma detecção rápida e económica de inibidores de efluxo. Os resultados obtidos mostram, para todas as estirpes, que a GLU e o pH afectam a acumulação e o efluxo do brometo de etídeo. De todos os inibidores de vias biossintéticas testados, o ortovanadato de sódio, foi o que demonstrou maior actividade inibitória, a qual é revertida na presença de GLU. Em conclusão, este estudo mostra que a actividade de efluxo de E. coli depende não só da fosforilação oxidativa por via da força proto-motriz mas também da energia proveniente da hidrólise de ATP pelas ATPases. O ortovanadato de sódio tem potencial para ser um novo inibidor de bombas de efluxo de largo espectro. A tecnologia utilizada neste trabalho demonstrou ser apropriada para a caracterização bioenergética da actividade de bombas de efluxo e permite a selecção de novos inibidores de bombas de efluxo em bactérias.

Implementação do método de suspensão quantitativa para avaliar a actividade bactericida de desinfectantes químicos, de acordo com a Norma Europeia EN 1040

As bactérias patogénicas presentes nos sistemas de processamento de alimentos podem ser potencialmente causadoras de doenças alimentares graves, quando sobrevivem à acção bactericida de desinfectantes. Esta acção depende da eficácia das substâncias activas que fazem parte da formulação do desinfectante e das condições ambientais onde se processa a interacção desinfectante – bactéria, sendo ainda específica para cada estirpe bacteriana. Este trabalho teve, como propósito, a implementação de um método que permita avaliar, in vitro, a eficácia bactericida de desinfectantes comerciais contra estirpes bacterianas que são potencialmente causadores de doenças de origem alimentar. A eficácia do desinfectante foi avaliada seguindo a Norma EN1040 e aplicando o método de diluição-neutralização. Para além das estirpes recomendadas naquele documento normativo, nomeadamente, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, foram também utilizadas Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Salmonella Typhimurium e Listeria monocytogenes. Os desinfectantes foram seleccionados com base nas suas formulações, tendo sido escolhidos desinfectantes cujos princípios activos são, respectivamente: tensioactivos aniónicos; alcalis inorgânicos; hidrocloreto de biguanida polimérica; álcool etoxilado ou cloreto benzalcónio. Foram seleccionados como neutralizantes: tampão fosfato, tiosulfato de sódio, gema de ovo fresca e polisorbato 80 com histidina. Após cada ensaio, o número de bactérias sobreviventes foi obtido pelo cálculo da redução logarítmica decimal, a partir do número de unidades formadoras de colónia presentes em cada placa. A eficácia do desinfectante, na inactivação de cada estirpe alvo, foi classificada numa escala de redução logarítmica à qual 5 log corresponde a redução mínima aceitável do número de colónias quando o tempo de contacto é de 5 minutos, e a temperatura do ensaio é 20ºC. Conclui-se que o método de diluição-neutralização é sensível para todas as estirpes testadas. A gema de ovo fresca revelou ser o melhor neutralizante para desinfectantes contendo tensioactivos aniónicos, enquanto o tampão fosfato é mais adequado para neutralizar desinfectantes contendo alcalis inorgânicos. Porém, nenhum dos neutralizantes testados mostrou ser adequado para os desinfectantes contendo cloreto de benzalcónio ou hidrocloreto biguanida polimérica ou álcool etoxilado. Conclui-se também que as condições laboratoriais implementadas são as adequadas para testar a acção bactericida de desinfectantes utilizados em sistemas de processamento de alimentos.

Chlamydia trachomatis Infecção na grávida e no recém-nascido

A infecção urogenital causada por Chlamydia trachomatis é a doença bacteriana sexualmente transmissível mais comum na Europa, tanto em homens como em mulheres. Constitui um grave problema de saúde pública devido à elevada percentagem de portadores assintomáticos, às complicações clínicas que daí podem resultar e à possibilidade de transmissão vertical. O presente trabalho teve como principais objectivos: i) avaliar a prevalência da infecção por C. trachomatis e por Neisseria gonorrhoeae num grupo de grávidas de 36 semanas atendidas na consulta externa de Obstetrícia do Hospital Amadora Sintra e nos recém-nascidos de mães infectadas, ii) identificar os serovares responsáveis pelas infecções por C. trachomatis, iii) verificar a distribuição da prevalência da infecção por C. trachomatis em função da idade e iv) avaliar a utilidade de uma técnica de PCR multiplex e de PCR multiplex em tempo real no diagnóstico desta infecção. Foram testadas 1201 amostras de urina do primeiro jacto de grávidas e 18 exsudados oculares provenientes de recém-nascidos cujas mães estavam infectadas com C. trachomatis. Cada amostra foi testada pelas técnicas de PCR multiplex e de PCR multiplex em tempo real, tendo como alvos de amplificação um fragmento do plasmídio críptico e outro do gene omp1. Todos os resultados positivos foram confirmados com uma técnica de nested PCR e posteriormente enviados para sequenciação para identificação dos serovares envolvidos. Em todas as amostras foi ainda pesquisada a presença de ADN de N. gonorrhoeae através de técnicas de PCR e de PCR em tempo real sendo que, na primeira, o alvo a amplificar foi um fragmento do gene ccpB do plasmídio pJDI e na segunda o pseudogene porA. Os resultados positivos foram confirmados por RFLP. A prevalência da infecção por C. trachomatis e por N. gonorrhoeae foi de 3,7% (45/1201) e de 0,08% (1/1201), respectivamente. Nos recém-nascidos, a prevalência foi de 0% para ambas as infecções, embora o número de recém-nascidos estudados (18/45) dificilmente seja representativo. O serovar mais prevalente foi o E (31,1%), seguido do G (15,6%), do D/Da (13,3%), do F, I/Ia e do J (11,1%). O serovar K foi identificado em 4,4% das amostras infectadas e o H em apenas 2,2%. A técnica de PCR multiplex em tempo real parece ser mais adequada para o diagnóstico da infecção por C. trachomatis do que a técnica de PCR multiplex, tendo a primeira detectado 100% dos casos de infecção por este microrganismo (45/45), enquanto que a segunda detectou apenas 71% (32/45) dos mesmos.

Epidemiologia da malária em Cabo Verde - Factores genéticos humanos e estrutura populacional do mosquito vector

A malária, doença parasitária complexa que resulta da interacção entre parasita, hospedeiros humano e vector, constitui um dos principais problemas de saúde a nível mundial. À semelhança de outras doenças parasitárias e infecciosas a malária tem um papel importante na evolução, tendo já sido demonstrado o papel da variação genética humana na resistência à infecção. Após quase meio século de controlo, a malária persiste na ilha de Santiago onde, apesar da baixa endemicidade, os indivíduos apresentam geralmente manifestações moderadas, são diagnosticadas infecções abaixo do nível detectável pela microscopia e o vector se encontra muito próximo da população supostamente susceptível, desconhecendo-se a frequência dos principais polimorfismos genéticos humanos mais relacionados com a doença e a estrutura populacional do mosquito vector. Os objectivos gerais de trabalho desta tese assentam 1) no estudo dos dois clássicos factores genéticos do hospedeiro humano relacionados com a malária, nomeadamente os afectos à anemia das células falciformes, à deficiência em G6PD e a análise dum provável envolvimento da PK e 2) na análise genética das populações do mosquito vector, tentando contribuir para a compreensão da epidemiologia da doença na Ilha, e para a escolha de medidas de controlo apropriadas. Os trabalhos incidiram na detecção do alelo responsável pela hemoglobina S, de polimorfismos no gene da G6PD e da PK em indivíduos não aparentados (Infectados e não Infectados) com análise da sua provável associação com a infecção e, ainda, na genotipagem de loci microssatélites de Anopheles arabiensis com recurso a técnicas baseadas na PCR. Relativamente à anemia falciforme, a frequência dos portadores do traço (indivíduos HbAS) e do alelo HbS foi 6% e 5%, respectivamente, e para as variantes da G6PD, 0,8% para G6PDA- e 0,0% para a G6PDMed, não tendo sido encontrado associação entre os genótipos desses dois factores e a presença de infecção. No que concerne ao gene PKLR não foi encontrada uma associação clara entre os polimorfismos analisados e o estado de infecção, mas foi detectado um acentuado desequilíbrio de linkage entre os loci, apenas nos Não Infectados, o que pode significar que essa região do gene, aparentemente conservada, tenha sido seleccionada por fornecer protecção contra a infecção e/ou doença. A diversidade genética das populações de A. arabiensis em onze loci microssatélites foi moderada com valores médio de He, variando de 0,481 a 0,522 e a Rs de 4 a 5. O valor da diferenciação genética baseado em 7 loci polimórficos foi baixo (FST=0,012; p<0,001) mas significativo, variando entre 0,001 e 0,023 entre os pares de populações. Não foram detectados os alelos de resistência associados ao gene Kdr. A baixa frequência dos alelos associados à G6PD (A- e Med) tem implicações importantes nas estratégias de controlo definidas pelo Programa Nacional de Luta contra o Paludismo (PNLP), uma vez que a primaquina pode continuar a ser administrada como complemento aos regimes terapêuticos, em caso de necessidade. A população de A. arabiensis em Santiago revelou-se relativamente homogénea e com uma estrutura reduzida o que pode, por um lado, representar uma desvantagem por permitir uma provável dispersão dos genes de resistência. Por outro lado, essa relativa homogeneidade poderá representar uma vantagem para a introdução de um programa de controlo baseado na libertação de mosquitos transgénicos.

Miocardiopatia hipertrófica: novas metodologias aplicadas ao diagnóstico genético

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

The role of ribonuclease R in bacterial adaptation to cold shock

RESUMO:Os microrganismos reagem à súbita descida de temperatura através de uma resposta adaptativa específica que assegura a sua sobrevivência em condições desfavoráveis. Esta adaptação inclui alterações na composição da membrana, na maquinaria de tradução e transcrição. A resposta ao choque térmico pelo frio induz uma repressão da transcrição. No entanto, a descida de temperatura induz a produção de um grupo de proteínas específicas que ajudam a ajustar/re-ajustar o metabolismo celular às novas condições ambientais. Em E. coli o processo de adaptação demora apenas quatro horas, no qual um grupo de proteínas específicas são induzidas. Depois desde período recomeça lentamente a produção de proteínas.A ribonuclease R, uma das proteínas induzidas durante o choque térmico pelo frio, é uma das principais ribonucleases em E. coli envolvidas na degradação do RNA. É uma exoribonuclease que degrada RNA de cadeia dupla, possui funções importantes na maturação e “turnover” do RNA, libertação de ribossomas e controlo de qualidade de proteínas e RNAs. O nível celular desta enzima aumenta até dez vezes após exposição ao frio e estabiliza em células na fase estacionária. A capacidade de degradar RNA de dupla cadeia é importante a baixas temperaturas quando as estruturas de RNA estão mais estáveis. No entanto, este mecanismo é desconhecido. Embora a resposta específica ao “cold shock” tenha sido descoberta há mais de duas décadas e o número de proteínas envolvidas sugerirem que esta adaptação é rápida e simples, continuamos longe de compreender este processo. No nosso trabalho pretendemos descobrir proteínas que interactuem com a RNase R em condições ambientais diferentes através do método “TAP-tag” e espectrometria de massa. A informação obtida pode ser utilizada para deduzir algumas das novas funções da RNase R durante a adaptação bacteriana ao frio e durante a fase estacionária. Mais importante ainda, RNase R poderá ser recrutada para um complexo de proteínas de elevado peso molecular durante o “cold-shock”.------------ABSTRACT:Microorganisms react to the rapid temperature downshift with a specific adaptative response that ensures their survival in unfavorable conditions. Adaptation includes changes in membrane composition, in translation and transcription machinery. Cold shock response leads to overall repression of translation. However, temperature downshift induces production of a set of specific proteins that help to tune cell metabolism and readjust it to the new environmental conditions. For Escherichia coli the adaptation process takes only about four hours with a relatively small set of specifically induced proteins involved. After this time, protein production resumes, although at a slower rate. One of the cold inducible proteins is RNase R, one of the main E. coli ribonucleases involved in RNA degradation. RNase R is an exoribonuclease that digest double stranded RNA, serves important functions in RNA maturation and turnover, release of stalled ribosomes by trans-translation, and RNA and protein quality control. The level of this enzyme increases about ten-fold after cold induction, and it is also stabilised in cells growing in stationary phase. The RNase R ability to digest structured RNA is important at low temperatures where RNA structures are stabilized but the exact role of this mechanism remains unclear. Although specific bacterial cold shock response was discovered over two decades ago and the number of proteins involved suggests that this adaptation is fast and simple, we are still far from understanding this process. In our work we aimed to discover the proteins interacting with RNase R in different environmental conditions using TAP tag method and mass spectrometry analysis. The information obtained can be used to deduce some of the new functions of RNase R during adaptation of bacteria to cold and in stationary growth phase. Most importantly RNase R can be recruited into a high molecular mass complex of protein in cold shock.

Avaliação de um biodosímetro de radiação ionizante - Comparação Dosimétrica

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Nova de Lisboa para complementar os requerimentos para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Aplicação de técnicas de biologia molecular no estudo da diversidade genética

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Grau de Mestre por Licenciados Pré-Bolonha, em Biotecnologia

The inhibitory activity of synthetic compounds and ions against transporters of multi-drug resistant bacteria

RESUMO: Sessenta e três derivados de hidantoína foram utilizados para avaliar possíveis efeitos de modulação na actividade das bombas de efluxo (BE) na Salmonella NCTC 13349 utilizando um método fluorimétrico semi-automático. Nenhum dos compostos apresentaram actividade anti-bacteriana até concentrações de 240 mg/L. Entre todos os compostos, SZ-7 demonstrou possuir propriedades de modulação de effluxo na presença de glucose. Para testar esta actividade, estirpes de Salmonella resistentes à ciprofloxacina, induzidas a elevados níveis de resistência com sobre-expressão de BE, foram expostas ao SZ-7. Este derivado afectou a susceptibilidade das estirpes à ciprofloxacina. Uma vez que os 63 compostos estudados apresentaram pouco efeito inibitório /cumulativo, apesar de serem conhecidos pelos seus efeitos moduladores de BE-dependentes de iões em eucariotas, foi questionado o papel dos iões na regulação de BE bacterianas, que poderão influenciar a eficácia de novos compostos. Para este estudo, utilizamos a Escherichia coli AG100 como modelo, devido ao extenso conhecimento no que respeita a estrutura e actividade das BE. Devido à importância de iões de cálcio (Ca2+) nos canais de transporte membranar e na actividade de ATPases, a sua actividade na modulação do efluxo foi investigada. De resultados anteriormente obtidos concluiu-se que a pH 5 o efluxo é independente de energia metabólica; contudo, a pH 8 é absolutamente dependente, sendo que o Ca2+ é indispensável para manter a actividade das ATPases bacterianas. A acumulação/effluxo de EtBr pela E. coli AG100 foi determinada na presença/ausência de Ca2+, clorpromazina (inibidor de ligação de Ca2+ a proteínas), e ácido etilenodiamino tetra-acético (quelante de Ca2+). Acumulação/effluxo aumentou a pH 8, contudo o Ca2+ reverte estes efeitos evidenciando a sua importância no funcionamento das BE bacterianas. Em resumo este trabalho colocou em evidência que muitos aspectos bioquímicos e bioenergéticos devem ser tomados em consideração no estudo da resistência bacteriana mediada por BE.------- ABSTRACT: Sixty-three hydantoin derivatives were evaluated for their modulating effects on efflux pump (EP) activity of Salmonella NCTC 13349 utilizing a semi-automatic fluorometric method. None of the compounds presented antibacterial activities at concentrations as high as 240 mg/L. Among all compounds, SZ-7 showed possible efflux modulating activity in the presence of glucose, indicative of a potential EP inhibitor. To verify its potential effects, ciprofloxacin-resistant Salmonella strains, induced to high level resistance with over-expressing EPs, were exposed to SZ-7. This derivative affected the susceptibility of the ciprofloxacin-resistant strains. Since the 63 compounds studied had very low inhibitory/accumulative effects, even though their known for being efficient in modulating ion-driven eukaryotic EPs, we questioned whether ions had a leading role in regulating bacterial EPs, influencing the effectiveness of new compounds. For this study we used Escherichia coli AG100 as a model, due to the extensive knowledge on its EPs structure and activity. Owing the importance of calcium ions (Ca2+) for membrane transport channels and activity of ATPases, the role of Ca2+ was investigated. From previous results we concluded that at pH 5 efflux is independent of metabolic energy; however, at pH 8 it is entirely dependent of metabolic energy and the Ca2+ ions are essential to maintain the activity of bacterial ATPases. Accumulation and efflux of ethidium bromide (EtBr) by E. coli AG100 was determined in the presence and absence of Ca2+, chlorpromazine (inhibitor of Ca2+-binding to proteins), and ethylenediaminetetraacetic acid (Ca2+ chelator). Accumulation of EtBr increased at pH 8; however Ca2+ reversed these effects providing information as to the importance of this ion in the regulation of bacterial EP systems. Overall this work puts in evidence that many biochemical and bioenergetic aspects related to the strains physiology need to be taken into consideration in bacterial drug resistance mediated by EPs.

Produção de DNases extracelulares em estirpes de Streptococcus agalactiae de origem humana e bovina

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina