Insights into cell wall synthesis and cell division in Staphylococcus aureus

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Esofagopatia chagásica na área endêmica de Bambuí - M.G., Brasil

São estudados clínica e radiologicamente 566 chagásicos crônicos não selecionados, da área endêmica de Bambuí, Minas Gerais. Utilizou-se o método do tempo de trânsito esofágico, em abreugrafias de 70 mm, incidência perfil esquerdo ou oblíqua anterior direita. Verificou-se uma prevalência global de 8,83% de disperistalse esofágica, especialmente a partir da terceira década de vida sem diferença quanto aos sexos. Observou-se 72% de esofagopatias no grau I, 18% no grau II e 10% no grau III. Para 80 indivíduos soro-negativos verificou-se apenas um caso de disperistalse, no grau I. Para 115 pacientes com a fase aguda da tripanossomíase detectada há 27 anos, em média, a prevalência global da esofagopatia foi de 18,3%, sendo crescente a proporção de alterações com o tempo de evolução da doença. Verificou-se diferença significativa entre estes números e a prevalência encontrada nos pacientes sem forma aguda detectada, discutindo-se se a maior proporção de esofagopatias nos indivíduos com fase aguda mais intensa não se deveria à maior desnervação ocorrida nestes casos. Verificou-se a concomitância de cardiopatia crônica chagásica em pelo menos 50% dos casos de disperistalse de esôfago, em acordo com outros Autores. Aparentemente esta associação é mais evidente naqueles casos de esofagopatias de graus mais avançados. Ressalta-se a simplicidade do método empregado e seu baixo custo operacional quando utilizada a abreugrafia postal, adequado portanto à realidade social das áreas endêmicas de doença de Chagas no Brasil.

Desenvolvimento de um ensaio de hibridação múltipla (MHA-MULTIPLE REGION HYBRIDIZATION ASSAY) para identificação presumível de vírus da imunodeficiência humana do tipo 1 (HIV-1) dos subtipos B, G e de formas recombinantes CRF14_BG e CRF02_AG circulantes em Portugal

A maioria dos métodos utilizados na caracterização genética do HIV-1 baseia-se na análise de regiões específicas do genoma viral, fornecendo informação parcial sobre o mesmo e, por consequência, revelando-se inadequados para a identificação de vírus recombinantes. O único método que permite uma caracterização integral do genoma viral passa pela sua sequenciação completa. No entanto, este é um método dispendioso, laborioso e de difícil implementação quando se pretende a análise de elevados números de amostras. Como alternativa a este último, o conjunto de métodos genericamente designados de MHA (Multiple Region Hybridization Assay) baseiam-se na amplificação, por PCR em tempo-real, de várias regiões ao longo do genoma viral e na sua caracterização com sondas específicas (TaqMan). Tendo este modelo por base, o objectivo deste estudo foi o desenvolvimento de um ensaio de hibridação múltipla (MHABG0214) passível de ser aplicado ao estudo de um elevado número de amostras. Este método foi desenvolvido tendo como objectivo a genotipagem as estirpes circulantes dominantes na epidemia Portuguesa, nomeadamente os subtipos B, G e formas genéticas recombinantes CRF02_AG e CRF14_BG. Com base em alinhamentos de sequências de referência de genoma completo, delinearam-se primers universais e subtipo-específicos para a amplificação de diversas regiões codificantes distribuídas ao longo do genoma do HIV-1 (Gag, Protease, Transcriptase Reversa, Integrase, Rev, Gp120 e Gp41). A optimização foi efectuada, inicialmente, para um conjunto de amostras de referência e seguidamente avaliada num conjunto de 50 amostras clínicas. O MHABG0214 foi implementado numa estratégia de PCR em tempo-real, numa detecção dependente de SYBR® Green I para todas as regiões ou, como alternativa, usando sondas TaqMan (Gp41). Apresentamos ainda uma estratégia em que a análise de resultados se baseia, simplesmente, numa abordagem usando PCR/gel de agarose convencional. Estas abordagens constituem ferramentas úteis na identificação das estirpes de HIV-1 em Portugal.

Peptidoglycan assembly machines: The Staphylococcus aureus Penicillin-Binding Proteins

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Schottky principal G-bundles over compact Riemann surfaces

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)- PhD grant SFRH/BD/37151/2007; projects PTDC/MAT/099275/2008; PTDC/MAT/119689/2010; PTDC/MAT/120411/2010; PTDC/MAT-GEO/0675/2012

G and P rotavirus genotypes in stool samples from children in Teresina, State of Piauí

A total of 123 stool specimens collected in Teresina, Piauí between 1994 and 1996, from 0 to 2-year-old children with diarrhea, were used for this study. Molecular characterization of the G and P rotavirus genotypes was performed using the reverse transcriptase polymerase chain reaction. The following results were obtained for the P genotypes: P[8] (17. 1%), P[1] (4. 9%), P[4] (3. 3%), P[6, M37] (2. 4%) and mixtures (27. 6%). The P[1]+P[8] mixture was found in 19. 5% of the samples. For the G genotypes, the results were: G1 (25. 2%), G5 (13. 8%), G2 (2. 5%), G4 (2. 5%), G9 (0. 8%) and mixtures (41. 5%). G1+G5 was the mixture most frequently found (12. 1%). Our results showed unusual combinations such as P[1]G5 and P[1]+P[8]G5. The high percentage of mixtures and unusual combinations containing mixtures of human and animal rotavirus genotypes strongly suggests the possibility of gene reassortment and interspecies transmission.

G-quadruplex ligands for cancer therapy

DNA may fold into a diversity of structures and topologies such as duplexes and triplexes. Some specific guanine-rich DNA sequences may even fold into a higher order structures denominated guanine G-quadruplexes (G4). These G-quadruplex forming sequences have shown biological interest since were found in telomeres and in promoter region of oncogenes. Thus, these G4 forming sequences have been explored as therapeutic targets for cancer therapy, since G4 formation was demonstrated to inhibit RNA-polymerase and telomerase activity. However, the G4 structures are transient and are only formed under specific conditions. Hence the main objective of this work is to develop new G4-specific ligands which may potentially find applications in the therapeutic area. Several potential G4-binding ligands were synthesized and characterized. The synthesis of these compounds consisted on a procedure based on van Leusen chemistry and a cross-coupling reaction through C-H activation, affording phenanthroline compounds (Phen-1, 50%; Phen-2, 20%), phenyl (Iso-1, 61%; Iso-2, 21%; Ter-1, 85%; Ter-2, 35%), and quinolyl (Quin-1, 85%; Quin-2, 45%) compounds. Screening assays for selecting the potential G4 compounds were performed by FRET-melting, G4-FID, CD-melting and DSF. Qualitative biophysical studies were performed by fluorescence and CD spectroscopy. Two high-specific G-quadruplex ligands, Phen-1 and Phen-2, were found to effectively bind telomeric and c-myc G4 structures. Phen-1 was found to stabilize parallel telomeric 22AG and c-myc sequence by 4.1 and 4.3 ˚C, respectively. Phen-2 also displayed high affinity towards 22AG (

Study of in vivo interactions between penicillin-binding proteins of Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a major human pathogen that has acquired resistance to practically all classes of β-lactam antibiotics, being responsible of Multidrug resistant S. aureus (MRSA) associated infections both in healthcare (HA-MRSA) and community settings (CA-MRSA). The emergence of laboratory strains with high-resistance (VRSA) to the last resort antibiotic, vancomycin, is a warning of what is to come in clinical strains. Penicillin binding proteins (PBPs) target β-lactams and are responsible for catalyzing the last steps of synthesis of the main component of cell wall, peptidoglycan. As in Escherichia coli, it is suggested that S. aureus uses a multi-protein complex that carries out cell wall synthesis. In the presence of β-lactams, PBP2A and PBP2 perform a joint action to build the cell wall and allow cell survival. Likewise, PBP2 cooperates with PBP4 in cell wall cross-linking. However, an actual interaction between PBP2 and PBP4 and the location of such interaction has not yet been determined. Therefore, investigation of the existence of a PBP2-PBP4 interaction and its location(s) in vivo is of great interest, as it should provide new insights into the function of the cell wall synthesis machinery in S. aureus. The aim of this work was to develop Split-GFPP7 system to determine interactions between PBP2 and PBP4. GFPP7 was split in a strategic site and fused to proteins of interest. When each GFPP7 fragment, fused to proteins, was expressed alone in staphylococcal cells, no fluorescence was detectable. When GFPP7 fragments fused to different peptidoglycan synthesis (PBP2 and PBP4) or cell division (FtsZ and EzrA) proteins were co-expressed together, fluorescent fusions were localized to the septum. However, further analysis revealed that this positive result is mediated by GFPP7 self-association. We then interpret the results in light of such event and provide insights into ways of improving this system.

Endemic pemphigus foliaceus (fogo selvagem) and pemphigus vulgaris: immunoglobulin G heterogeneity detected by indirect immunofluorescence

Pemphigus are autoimmune intraepidermal blistering diseases in which immunoglobulin G (IgG) autoantibodies are directed against desmosomal glycoproteins. The aim of this study was to determine the IgG subclass profile of endemic pemphigus foliaceus (fogo selvagem) and pemphigus vulgaris utilizing indirect immunofluorescence. PATIENTS AND METHODS: Twenty-five patients with pemphigus vulgaris, 25 with endemic pemphigus foliaceus (fogo selvagem), and 25 healthy controls were analyzed by indirect immunofluorescence for circulating autoantibodies (total IgG and its subclasses). RESULTS: Our data revealed a significant correlation (P <.05) of disease activity and autoantibody levels in both forms of pemphigus, i.e., negative titers related to clinical remission, whereas positive results related to active disease. Immunoglobulin G subclass analysis in fogo selvagem demonstrated that in patients in remission, 56% showed positive immunoglobulin G4; in active disease, immunoglobulin G4 was the predominant subclass (100% positive in all cases). The IgG subclass profile in pemphigus vulgaris showed that in patients in remission, only 10% were positive for immunoglobulin G4; in active disease, positivity for immunoglobulin G4 was present in 78% to 88% of the cases. CONCLUSION: Subclass characterization of immunoglobulin G autoantibodies is a useful tool for pemphigus follow-up, since immunoglobulin G4 (IgG4) is the subclass that is closely related to recognition of pathogenic epitopes, and consequently with disease activity. Careful monitoring should be performed for fogo selvagem in clinical remission with a homogeneous IgG4 response, since this may indicate more frequent relapses.

COMPORTAMENTO DE LEVEDURAS DO GÊNERO CANDIDA"IN VITRO" A ANTIFÚNGICOS

Estudou-se o comportamento de leveduras do gênero Candida a antifungicos, pela determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) e da Concentração Fungicida Mínima (CFM) "in vitro"de 30 cepas de Candida frente aos antifungicos: miconazol, cetoconazol e anfotericina B. Empregou-se o método de diluição em meio líquido e os antifungicos foram diluídos visando proporcionar concentrações a partir de 0,06 a 128 μg/mL. O inóculo foi padronizado ajustando-se a suspensão para conter 1X 106 ufc/mL. A concentração para a qual houve maior convergência de cepas foi de 1 μg/mL (26,5%) para anfotericina B. Para miconazol foi de 16 μg/mL (26,0%) e para cetoconazol 32 μg/mL (23,0%). Os valores de CFM foram de 2 μg/mL (23,5%) para anfotericina B, de 16 e 64 μg/mL (26,5%) para miconazol e 32 e 64 μg/mL (30,0%) para cetoconazol. Este imidazólico mostrou os valores de CIM e CFM mais elevados atingindo até 128 μg/mL em algumas espécies. As espécies de Candida mostraram-se mais sensíveis à Anfotericina B, quando comparadas em relação aos antifungicos testados. Sobre o desempenho das espécies de Candida, melhor padrão de comportamento foi verificado para C. albicans com níveis mais baixos de sensibilidade.

Descrição de Syndyas amazonica SP. N., Primeiro registro do gênero na região Neotropical (Diptera, Empididae, Hybotinae)

Uma espécie amazônica de Syndyas é descrita e ilustrada: Syndyas amazonica sp.n.. Este é o primeiro registro do gênero na Região Neotropical.

Descrição de três novas espécies do gênero Melittomma (Coleoptera: Lymexylidae) da região neotropical e considerações sobre Melittomma brasiliense (Castelnau, 1832)

Estudo taxonômico das espécies neotropicais de Melittomma é apresentado, enfatizando as espécies distribuídas no território brasileiro. Discute-se brevemente os caracteres diagnósticos de M. brasiliense com dados de sua distribuição geográfica; descrições e ilustrações de três novas espécies, Melittomma nana sp.n. distribuída pela região Neotropical, Μ. brunnea sp.n. da Amazônia Central e M. panamensis sp.n. do Panamá, são apresentadas.

Fauna parasitológica de Alevinos de Matrinchã Brycon cephalus (Günther, 1869) coletados nos Rios Negro e Solimões, na Amazônia central

Aproximadamente 2500 alevinos de matrinchã com comprimento padrão de 0,8 a 5,0cm foram coletados no lago Catalão, margem direita do rio Negro e no rio Solimões, próximo a ilha da Marchantaria, Estado do Amazonas. Uma subamostra de 136 peixes foi retirada para exames parasitológicos e o restante foi colocado em tanques em uma estação de piscicultura, durante 30 dias. Após esse período uma segunda amostra foi retirada e examinada. Dos 136 peixes: 49 (36%) estavam parasitados com metacercárias de trematódeos; 32 (23,5%) com nematóides Spirocamallanus inopinatus; 26 (19%) com monogenóideos Jainus amazonensis; 3 (2%) com protozoários Trichodina sp.; 1 (0,7%) com acantocéfalo Echinorhynchus sp. e 2 (1,5%) com estágios larvais de cestóides. Dos peixes mantidos nos tanques, após 30 dias foi examinada uma subamostra de 60 peixes: 42 (70%) estavam parasitados com J. amazonensis; 14 (23%) com S. inopinatus; 9 (15%) com metacercárias de trematódeos e 2 (3%) com Echinorhynchus sp. A intensidade média e abundância média foram maiores em J. amazonensis (342 e 65), seguido por cestóides (70 e 1), Trichodina sp. (13 e 0,3), trematódeos (5 e 2), S. inopinatus (1 e 0,3) e Echinorhynchus sp. (1 e 0,007). Na estação de piscicultura a intensidade média e abundância média também foram maiores para o J. amazonensis (222 e 115) em relação aos demais grupos. A espécie J. amazonensis apresentou maior intensidade média e menor prevalência na natureza. Houve variação na composição da fauna parasitógica e nos índices de infestação, após 30 dias de permanência na estação de piscicultura.

Composição corporal e alimentar do Matrinxã, Brycon cephalus (Günther, 1869), na Amazônia central

Foram estudados a dieta, a composição corporal e o valor de energia bruta do conteúdo estomacal, filé e fígado, bem como alguns frutos e sementes que fazem parte da dieta do matrinxã, relacionando-se estes parâmetros com as flutuações do nível da água durante um ciclo anual. Observou-se que a espécie se alimenta de sementes, frutos, flores, restos de vegetais e insetos, apresentando hábito alimentar onívoro. Estômagos vazios foram frequentes (68,5%) nos diferentes períodos hidrológicos. As análises proximais e valor da energia bruta do filé e fígado dos peixes analisados não apresentaram diferenças significativas entre os sexos (P>0,05). No entanto, observou-se diferenças entre os períodos de águas baixas e altas. As médias das composições centesimais e os valores de energia bruta do conteúdo estomacal, expressos com base na matéria seca revelaram, na enchente, um baixo teor de proteína (8,9%) e cinza (1,3%), alto valor de lipídios (70,2%) e energia (775 Kcal EB/100g). Na seca, o teor de proteína (24,9%) e cinza (6,3%) foram maiores, porém os teores de lipídios (13,2%) e de energia (416,9 Kcal EB 100g) foram mais baixos que na cheia. Foi verificado abundante depósito de gordura cavitária o ano todo, diminuindo em janeiro, mês em que o matrinxã realiza a desova.