Estudo sobre as mudanças fenotípicas conferidas por plasmídios R provenientes de Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli em transconjugantes de E. coli K12-R23

Plasmídios são DNA extracromossômicos, com capacidade de se duplicarem de forma independente das células que os albergam, e são responsáveis pela expressão de uma variedade de características, como fatores de virulência. O material do presente estudo se constituiu da cepa receptora E. coli K12-R23, e de cepas de Klebsiella pneumoniae e de Escherichia coli, doadoras de plasmídios R e transconjugantes. O objetivo do presente estudo foi analisar os fenótipos conferidos em cepas transconjugantes de ambas bactérias pela transferência de plasmídios R de cepas doadoras para a receptora. Para a análise dos fenótipos, utilizaram-se, nas cepas do estudo, algumas variáveis: sensibilidade a antimicrobianos e a ERO, aderência a células HEp-2, e formação de slime e de biofilme. O marcador da presença de plasmídio, neste trabalho, foi a presença de resistênca à gentamicina nas cepas doadoras. Os resultados indicaram que houve transferência de plasmídio, pois as cepas transconjugantes de K. pneumoniae e de E. coli apesentaram este marcador (foram resistentes à gentamicina); além disso, as cepas transconjugantes mostraram perfis distintos da receptora em relação à sensibilidade aos antimicrobianos, às ERO, aos padrões de aderência às células HEp-2 e à formação de slime, apesar de a formação de biofilme nestas cepas não ter sofrido modificações. Observou-se, contudo, que várias características das cepas doadoras não foram encontradas nas cepas transconjugantes de E. coli e de K. pneumoniae.

Estudo das alterações biológicas causadas pela aderência de cepas de Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937

Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patógeno relacionado ao desenvolvimento de quadros de diarréia aguda ou persistente. A resposta inflamatória induzida por EAEC está relacionada à liberação de interleucina 8, que atua estimulando a transmigração de neutrófilos através do epitélio. Os macrófagos, de forma similar aos neutrófilos, são células fagocíticas que produzem espécies reativas de oxigênio (ERO), como o peróxido de hidrogênio (H2O2). Neste trabalho, avaliamos as consequências da interação de diferentes cepas clínicas com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937. Todas as cepas testadas apresentaram filamentos nos testes de aderência aos macrófagos, diferentemente do que ocorre na interação com outras linhagens celulares como HEp-2, T84 e Caco-2. O ferro é um microelemento essencial para bactérias, sendo utilizado como cofator de enzimas e que também pode participar da geração de ERO através da reação de Fenton. Considerando-se a possibilidade de que o H2O2 produzido pelos macrófagos possa gerar radical hidroxil através da reação de Fenton, testes de aderência foram realizados com as amostras cultivadas na presença do captador de ferro 2,2-dipiridil. Tal fato não suprimiu a formação de filamentos, entretanto diminuiu a aderência das cepas EAEC 042 e 17-2. Com o objetivo de produzir uma resposta adaptativa ao H2O2, as culturas bacterianas foram pré-tratadas com uma dose sub-letal de H2O2 por 60 minutos antes de aderirem aos macrófagos. Nossos resultados mostraram que o pré-tratamento também não inibiu o aparecimento de filamentos em relação às culturas não tratadas. Além disto, foi observado que o pré-tratamento com o H2O2 reduziu a aderência das amostras de EAEC ao tapete celular. A filamentação é uma das respostas SOS, induzida pela presença de danos e/ou bloqueio na síntese da molécula de DNA. Com o objetivo de verificar se o H2O2 produzido pelos macrófagos estaria causando danos induzindo o sistema SOS e a filamentação bacteriana, foram realizados testes de viabilidade com mutantes derivados de E. coli K12 deficientes em enzimas do reparo por excisão de bases (BW535) e na resposta SOS (DM49). Nossos resultados mostram que os mutantes apresentaram os níveis de sobrevivência semelhantes ao observado para cepa selvagem isogênica (AB1157). Todos estes resultados em conjunto indicam que o H2O2 não é o indutor da filamentação nos testes de aderência. Macrófagos ativados apresentam ação microbicida através da ação da enzima indolamina dioxigenase (IDO), associada à redução do aminoácido L-triptofano. Desta forma, realizamos testes qualitativos de aderência de EAEC aos macrófagos suplementando o meio de interação com este aminoácido. Nossos resultados mostram que a adição de triptofano ao meio de interação reduz o número de filamentos por campo. Desta forma, aventamos a hipótese de que a depleção do triptofano seja responsável pela indução de resposta SOS, tendo como conseqüência a filamentação das bactérias.

Efeitos genotóxicos e indução do SOS em mutantes derivados de Escherichia coli K-12 durante o processo de interação com superfícies bióticas e abióticas

A célula epitelial é o primeiro contato entre os micro-organismos e o hospedeiro. Essa interação pode levar a produção de diversas citocinas, quimiocinas, moléculas inflamatórias e também estimular a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO). Neste trabalho avaliamos se a interação com as células HEp-2 poderia ser genotóxica para os mutantes derivados de Escherichia coli K-12 deficientes em algumas enzimas que fazem parte do sistema de reparo por excisão de base (BER). Além disto, avaliamos a expressão do sistema SOS, que é induzido pela presença de danos no genoma bacteriano. Os resultados obtidos mostraram a presença de filamentos, na interação com células HEp-2, principalmente, no mutante xthA (BW9091) e no triplo mutante xthA nfo nth (BW535). Quando a interação foi quantificada na ausência da D-manose, observamos um aumento das bactérias aderidas. Além disto, a quantidade e o tamanho dos filamentos também aumentaram, mostrando que as adesinas manose-sensíveis estavam envolvidas na filamentação bacteriana. Para comprovar se o aumento da filamentação observada neste ensaio foram uma consequência da indução do sistema SOS, desencadeada pela interação com as células HEp-2, quantificamos a expressão do SOS, na presença e na ausência da D-manose. De fato, observamos que a indução do SOS na ausência da D-manose foi maior, quando comparada, com o ensaio realizado na presença de D-manose. Além disto, observamos que a ausência de xthA foi importante para o aumento da filamentação observada na ausência de D-manose. Diante destes resultados, verificamos se a resposta de filamentação ocorreria quando as bactérias interagiam com uma superfície abiótica como o vidro. Observamos também inúmeros filamentos nos mutantes BER, BW9091 e BW535, quando comparados a cepa selvagem AB1157. Essa filamentação foi associada à indução do SOS, em resposta a interação das bactérias com o vidro. Em parte a filamentação e a indução do SOS observadas na interação ao vidro, foram associadas à produção de ERO. Quantificamos também o número de bactérias aderidas e observamos que as nossas cepas formavam biofilmes moderados. Contudo, a formação de biofilme dependia da capacidade da bactéria induzir o sistema SOS, tanto em aerobiose como em anaerobiose. A tensão do oxigênio foi importante para interação dos mutantes BER, uma vez que os mutantes BW9091 e BW535 apresentaram uma quantidade de bactérias aderidas menor em anaerobiose. Contudo, a diminuição observada não estava vinculada a morte dos mutantes BER. Também realizamos microscopia de varredura na cepa selvagem e nos mutantes, BW9091 e BW535 e confirmamos que as três cepas formavam biofilmes tanto em aerobiose como em anaerobiose. Observamos uma estrutura sugestiva de matriz extracelular envolvendo os biofilmes da cepa selvagem AB1157 e do mutante BW9091. No entanto, a formação desta estrutura por ambas as cepas dependia da tensão de oxigênio, pois nos biofilmes formados em anaerobiose essa estrutura estava ausente. Em conclusão, mostramos que na interação das bactérias com a superfície biótica e abiótica, ocorreu lesão no genoma, com indução do SOS e a resposta de filamentação associada.

Avaliação da interação de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) pertencente ao sorotipo O157: H7 isoladas de bovinos assintomáticos e de doença humana com células enterocíticas humanas (linhagem Caco-2)

Reconhecida como agente de doença humana em 1982, E.coli enterohemorrágica (EHEC) pode causar diarréia sanguinolenta, colite hemorrágica e síndrome hemolítica urêmica (SHU). EHEC constitui um subgrupo especialmente virulento das E.coli produtoras de toxina de Shiga (Stx). O fator crítico da sua virulência é a toxina Shiga, capaz de interromper a síntese proteica da célula eucariótica. São conhecidos dois subgrupos de Stx, Stx1 e Stx2. Stx1 possui duas variantes Stx1c e Stx1d. Stx2 possui muitas variantes. Estudos epidemiológicos sugerem que cepas com os perfis toxigênicos Stx2 ou Stx2/Stx2c seriam mais frequentemente associadas a pacientes com SHU. Além da expressão de Stx, EHEC do sorotipo O157:H7 colonizam a mucosa intestinal induzindo a formação de lesões denominadas attaching/effacing (A/E). Para a produção da lesão A/E, é necessária a presença de uma ilha de patogenicidade cromossômica denominada LEE, composta por cinco operons, LEE 1 a LEE5. Em LEE 5 são codificadas a adesina intimina e o seu receptor Tir, o qual é translocado por um sistema de secreção tipo III (SSTT) e em LEE 4 são codificadas as proteínas secretadas EspA,B e D. Em EHEC O157:H7 são descritos muitos fatores de virulência, codificados em ilhas de patogenicidade, no cromossomo e no megaplasmídio pO157. Bovinos são o principal reservatório deste patógeno e alimentos de origem bovina e produtos contaminados com fezes de bovinos são causadores de surtos epidêmicos. Em nosso país EHEC O157:H7 é isolada do reservatório animal mas é muito rara a sua ocorrência em doença humana. Notamos que nas cepas bovinas predomina Stx2c, enquanto nas cepas humanas predomina o perfil toxigenico Stx2/Stx2c. Quanto a interação com enterocitos humanos cultivados in vitro (linhagem Caco-2), verificamos que tanto cepas bovinas quanto humanas mostram idêntica capacidade de invadir e persistir no compartimento intracelular das células Caco-2. No entanto, em comparação com as cepas humanas, as cepas bovinas mostram uma reduzida capacidade de produzir lesões A/E. Empregamos qPCR para aferir a transcrição de três diferentes locus (eae, espA e tir) situados nos operons LEE4 e LEE5 de cepas bovinas e humanas, durante a infecção de células Caco-2. Verificamos diferenças na expressão dos genes, especialmente espA, entre cepas bovinas e humanas com maior expressão para estas ultimas, em linha com os achados dos testes FAS. Através de clonagem e expressão de proteínas recombinantes, purificamos as proteínas Eae, EspA e Tir e obtivemos anticorpos específicos, empregados para acompanhar a sua expressão ao longo da infecção de células Caco-2, por imunofluorescencia. Verificamos que as três proteínas são detectadas tanto em cepas bovinas quanto humanas, mas nestas ultimas, a marcação é precoce e torna-se mais intensa com o avanço da infecção. Nossos resultados indicam que cepas EHEC O157:H7 isoladas do reservatório bovino em nosso país apresentam diferenças importantes em relação ao perfil toxigenico e a capacidade de indução de lesões A/E, características apontadas na literatura como relevantes para a virulência do micro-organismo. Por outro lado, nossos achados quanto a capacidade de invadir e multiplicar-se no interior de enterócitos pode explicar a persistência do patógeno no reservatório animal e a sua capacidade de transmissão horizontal.

In vitro phagocytic study of blood leucocytes and peritoneal macrophages of walking catfish Clarias batrachus ( Ham.) against Aeromonas hydrophila and Escherichia coli.

In observation of in vitro phagocytic activity against Aeromonas hydrophila isolate 34k (a virulent form) and Escherichia coli (an avirulent bacteria) of neutrophil- and monocyte-like cells of walking catfish Clarias batrachus showed phagocytosis. N eutrophils and monocytes phagocytized the avirulent form of bacterial isolate more than the virulent one. Other blood leucocytes did not show phagocytosis. Peritoneal macrophage of the fish were separated by glycogen elicitation and the macrophages were being adhered on plastic cover slips for studying their in vitro phagocytic activity. Most of the cells were alive after adherence and showed phagocytosis against the virulent and avirulent bacteria. The percent phagocytosis and phagocytic index were higher against the avirulent E. coli than the virulent A. hydrophila.

Cultural conditions of arylsulfatase activity in Escherichia coli

Arylsulfatase activity and growth were estimated in Escherichia coli, isolated from marine sediment. Maximum activity was observed at pH 6.6 whereas the maximum growth was at pH 5.6. 2x10ˉ³ M is the optimum substrate concentration for the highest level of enzyme activity/synthesis as well as for its growth. In general higher substrate concentration tended to inhibit enzyme activity and also the growth of the bacterium. Maximum growth and highest enzyme activity occurred at 29°C and above this temperature decreased both of them. Besides these, glucose, sodium sulfate, sodium chloride, sodium dihydrogen phosphate, sodium acetate and ammonium chloride at higher concentrations were inhibiting the enzyme activity and growth. Above 0.2% of glucose, 3% of sodium chloride, 10x10ˉ³ M concentrations of sodium sulfate, sodium dihydrogen phosphate, sodium acetate and ammonium chloride inhibited the activity and growth also. These observations indicate that, to generalize a compound as inhibitor or activator it is difficult since this depends not only on its concentration but also on the source of the enzyme when more than one type is encountered in nature.

Prevalent positive epistasis in Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae metabolic networks

Epistasis refers to the interaction between genes. Although high-throughput epistasis data from model organisms are being generated and used to construct genetic networks(1-3), the extent to which genetic epistasis reflects biologically meaningful interactions remains unclear(4-6). We have addressed this question through in silico mapping of positive and negative epistatic interactions amongst biochemical reactions within the metabolic networks of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae using flux balance analysis. We found that negative epistasis occurs mainly between nonessential reactions with overlapping functions, whereas positive epistasis usually involves essential reactions, is highly abundant and, unexpectedly, often occurs between reactions without overlapping functions. We offer mechanistic explanations of these findings and experimentally validate them for 61 S. cerevisiae gene pairs.

Reliability of Escherichia coli and faecal streptococci as indicators of Salmonella in frozen fishery products

The results obtained in the present study suggest that Escherichia coli and faecal streptococci are of little value as indicators of the possible presence of Salmonella in frozen fishery products.

Growth and antioxidant system of Escherichia coli in response to microcystin-RR

Microcystins are a kind of cyclic hepatoxins produced by many species of cyanobacteria. The toxic effects of microcystins on animals and plants have been well studied. However, the reports about the effects of microcystins on microbial cells are very limited. In present paper, Escherichia coli was undertaken to determine the effect of microcystin-RR. These results suggested that microcystin-RR could prolong the growth of E. coli when exposed to high concentrations of microcystin-RR and cause the accumulation of ROS and induce the oxidant stress for a short time. The antioxidant system protects E. coli from oxidative damage.

Cloning, expression and characterization of aerolysin from Aeromonas hydrophila in Escherichia coli

Aerolysin is a toxin (protein in nature) secreted by the strains of Aeromonas spp. and plays all important role in the virulence of Aeromonas strains. It has also found several applications such as for detection of glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored proteins etc. A. hydrophila is a ubiquitous Gram-negative bacterium which causes frequent harm to the aquaculture. To obtain a significant amount of recombinant aerolysin in the active form, in this study, we expressed the aerolysin in E. Coli Under the control of T7 RNase promoter. The coding region (AerA-W) of the aerA gene of A. hydrophila XS91-4-1. excluding partial coding region of the signal peptide was cloned into the vector pET32a and then transformed into E. coli b121. After optimizing the expression conditions, the recombinant protein AerA-W was expressed in a soluble form and purified using His-Bind resin affinity chromatography. Recombinant aerolysin showed hemolytic activity in the agar diffusive hemolysis test. Western blot analysis demonstrated good antigenicity of the recombinant protein.

Gene structure of goose-type lysozyme in the mandarin fish Siniperca chuatsi with analysis on the lytic activity of its recombinant in Escherichia coli

A goose-type lysozyme (g-lysozyme) gene has been cloned from the mandarin fish (Siniperca chuatsi), with its recombinant protein expressed in Escherichia coli. From the first transcription initiation site, the mandarin fish g-lysozyme gene extends 1307 nucleotides to the end of the 3' untranslated region, and it contains 5 exons and 4 introns. The open reading frame of the glysozyme transcript has 582 nucleotides which encode a 194 amino acid peptide. The 5' flanking region of mandarin fish glysozyme gene shows several common transcriptional factor binding sites when compared with that from Japanese flounder (Paralichthys olivaceus). The recombinant mandarin fish g-lysozyme was expressed in E. coli by using pET-32a vector, and the purified recombinant g-lysozyme shows lytic activity against Micrococcus lysodeikticus. (c) 2005 Elsevier B.V All rights reserved.

Biosynthesis of gold nanoparticles assisted by Escherichia coli DH5 alpha and its application on direct electrochemistry of hemoglobin

In this communication, biosynthesis of gold nanoparticles assisted by Escherichia coli DH5 alpha and its application on direct electrochemistry of hemoglobin are reported. The gold nanoparticles formed on the bacteria surface are mostly spherical. The direct electrochemistry of hemoglobin can be achieved by incorporated into the bio-nanocomposite films on a glassy carbon electrode.

Mannose-Escherichia coli interaction in the presence of metal cations studied in vitro by colorimetric polydiacetylene/glycolipid liposomes

Supramolecular assemblies of liposomes (vesicles) made of diacetylenic lipids and synthetic mannoside derivative glycolipid receptors were successfully used to mimic the molecular recognition occurring between mannose and Escherichia coli. This specific molecular recognition was translated into visible blue-to-red color transition (biochromism) of the polymerized liposomes, readily quantified by UV-visible spectroscopy. Some transition metal cations (Cd2+, Ag+, Cu2+, Fe3+, Zn2+ and Ni2+) and alkali earth metal cations (Ca2+, Mg2+ and Ba2+) were introduced into the system to analyze their effects on specific biochromism. Results showed that the presence of Cd2+, Ag+, Ca2+, Mg2+ and Ba2+ enhanced biochromisin. A possible enhancement mechanism was proposed in the process of bacterial adhesion to host cells. However, Cu2+, Fe3+, Zn2+ and Ni2+ exhibited inhibitory effects that cooperated with diacetylene lipid with a carboxylic group and increased the rigidity of the liposomal outer leaflet, blocking changes in the side chain conformation and electrical structure of polydiacetylene polymer during biochromism.