Efeito de ExoU na ativação de NF-κB e na secreção de IL-8 por células humanas infectadas por Pseudomonas aeruginosa

ExoU, uma citotoxina produzida pelo patógeno oportunista Pseudomonas aeruginosa e translocada para o citossol de células hospedeiras via sistema de secreção do tipo III, é associada à gravidade de infecções agudas. Estudos anteriores realizados em nosso laboratório relataram a potente atividade pró-inflamatória de ExoU, responsável por um intenso recrutamento de neutrófilos para o sítio de infecção. No presente trabalho, o efeito de ExoU na modulação da ativação do fator transcricional NF-κB e na regulação da expressão e da secreção da quimiocina para neutrófilos IL-8 foi avaliado em culturas de células epiteliais respiratórias e endoteliais humanas infectadas com a cepa PA103 de P. aeruginosa (produtora de ExoU) ou com a mutante deletada no gene exoU, PA103κexoU. Análises por RT-PCR semi-quantitativo mostraram que a infecção pela cepa produtora de ExoU levou ao aumento dos níveis de mRNA de IL-8, enquanto ensaios de alteração da mobilidade eletroforética (EMSA), supershift e com gene repórter mostraram que ExoU induziu a translocação nuclear do heterodímero transativador p65/p50 de NF-κB e a ativação da transcrição de genes dependente deste fator transcricional. Adicionalmente, o tratamento das culturas celulares com um inibidor de NF-κB antes da infecção bacteriana reduziu significativamente os níveis de mRNA de IL-8 e da secreção desta quimiocina. Em conjunto, estes resultados mostram que ExoU ativa NF-κB e, consequentemente, estimula a expressão e a secreção de IL-8 por células epiteliais respiratórias e células endoteliais infectadas com P. aeruginosa

Estudo de atributos de virulência e resistência a antimicrobianos em amostras de P. aeruginosa

P. aeruginosa é um importante agente de infecções relacionadas à assistência em saúde. Habitualmente, o estabelecimento de infecções agudas é precedido pela colonização das mucosas dos pacientes. Não se sabe, porém, se os processos infecciosos são causados pelas próprias cepas bacterianas colonizadoras ou por outras com que os pacientes entrem em contato, dotadas ou não de maior potencial de virulência ou de resistência a antimicrobianos que as tornem mais eficientes como agentes infecciosos. Assim, este estudo teve como objetivos i) investigar a existência de potenciais diferenças entre amostras de P. aeruginosa que causaram apenas colonização e aquelas responsáveis por infecção, isoladas de um mesmo paciente, quanto a seus fenótipos de virulência e de não susceptibilidade a antimicrobiamos; ii) pesquisar a existência de associação entre características dos paciente, incluindo o tipo de evolução clínica, com as demais variáveis estudadas. No estudo foram incluídos 21 pacientes que desenvolveram infecção por P. aeruginosa durante sua internação no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho, entre abril de 2007 e abril de 2008. De cada paciente foram selecionadas duas amostras bacterianas: a primeira isolada durante o episódio de infecção e a amostra colonizadora obtida imediatamente antes da ocorrência da infecção. As amostras selecionadas foram estudadas quanto a i) expressão de três mecanismos de virulência (citotoxicidade, aderência a células epiteliais respiratórias humanas e capacidade de formação de biofilme); ii) presença de genes codificadores das proteínas efetoras do sistema de secreção do tipo 3 (SST3 - exoS, exoT, exoU e exoY); iii) perfil de susceptibilidade a antimicrobianos, iv) perfil de fragmentação do DNA cromossômico por eletroforese em gel de campo pulsado (PFGE). As amostras bacterianas obtidas de infecções agudas foram significativamente mais citotóxicas que aquelas obtidas de colonização. Embora sem diferença estatística, a citotoxicidade das amostras que causaram infecção em pacientes que evoluíram para óbito foi superior à citotoxicidade das amostras de pacientes que sobreviveram. O gene que codifica a toxina ExoU foi detectado em 16 amostras (38%), sendo nove de colonização e sete de infecção. Não houve diferença significativa entre as amostras de colonização e infecção quanto à aderência, produção de biofilme, expressão dos genes do SST3 e não-susceptibilidade às diferentes classes de antimicrobianos. Também não foi encontrada associação entre a não-susceptibilidade à quinolona, ou a outras classes de antimicrobianos, e a presença do gene exoU. As 42 amostras de P. aeruginosa estudadas foram incluídas em 20 genótipos. Em 10 deles foi detectado o gene exoU. Amostras de um mesmo genótipo foram uniformes quanto à expressão dos genes do SST3 e a não-susceptibilidade aos antimicrobianos, mas não quanto às outras variáveis estudadas. Em apenas sete pacientes (33,3%), as amostras de colonização e de infecção pertenciam ao mesmo genótipo. Assim, nesse estudo, o estabelecimento do processo infeccioso resultou não da perda do equilíbrio estabelecido entre os mecanismos de agressão das amostras colonizadoras e os de defesa do hospedeiro e sim da introdução de nova cepa bacteriana no organismo hospedeiro, cepa esta dotada de maior potencial citotóxico.

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.

Adaptive evolution of a duplicated pancreatic ribonuclease gene in a leaf-eating monkey

Although the complete genome sequences of over 50 representative species have revealed the many duplicated genes in all three domains of life(1-4), the roles of gene duplication in organismal adaptation and biodiversity are poorly understood. In addition,

Analysis of the intein's evolution

Inteins are internal segment peptides which can self-splicing at the protein level. Although inteins are found in all three domains of life, they are not evenly distributed among species and proteins. So the evolution of intein have been capturing much at

Identification of triosephosphate isomerase (TIM) genes from Microcystis (Cyanobacteria : Chroococcales) and theoretical analyses of the potential of cyanobacterial TIM as a target for designing specific inhibitors

The genes encoding triosephosphate isomerase (TIM) in three species of Microcystis (M. aeruginosa, M. viridis and M. wesenbergii) were investigated. Reverse transcriptase-polymerase chain reaction indicated that they were transcribed in the cells. Analyses showed that their DNA and deduced amino acid sequences were highly conserved between all the three species, only a single nonsynonymous substitution was seen at position 31, from an Asp in M. aeruginosa and M. viridis to Glu in M. wesenbergii. Sequence alignment of these with 12 other known cyanobacterial TIM sequences showed that all the cyanobacterial TIMs had a very high level of amino acid identity (over 50% between each two). Comparison of the cyanobacterial TIMs with other reported TIMs (from diverse lineages of the three Domains) showed that they possessed common active-site residues and sequence motifs. All cyanobacterial TIMs have two common cysteine residues (Cys127 and Cys176), and the Cys176 is almost cyanobacteria-specific with only one exception in Streptomyces coelicolor. Both secondary structure alignment and comparative modelling of Synechocystis sp. TIM showed that Cys176 was located at the hinge region of the flexible loop-6 and might therefore be critical to the movement of TIM's loop-6, which is important to the function of the enzyme. Thus, the cyanobacterial TIM-specific Cys176 may be a potential site for the discovery of suitable drugs against cyanobacteria, and such drugs may have utility in controlling water blooms due to cyanobacteria.

Gene structure of an antimicrobial peptide from mandarin fish, Siniperca chuatsi (Basilewsky), suggests that moronecidins and pleurocidins belong in one family: the piscidins

The gene of piscidin, an antimicrobial peptide, has been cloned from the mandarin fish, Siniperca chuatsi. From the first transcription initiation site, the mandarin fish piscidin gene extends 1693 nucleotides to the end of the 3' untranslated region and contains four exons and three introns. A predicted 79-residue prepropeptide consists of three domains: a signal peptide (22 aa), a mature peptide (22 aa) and a C-terminal prodomain (35 aa). The shortage of XQQ motif in the prodomain of mandarin fish piscidin and the similar gene structure between moronecidins (piscidins) and pleurocidins may indicate that they are derived from the same ancestor gene. We thus suggest that piscidin should be used as a terminology for these antimicrobial peptides in the future. The mandarin fish piscidin mRNA was abundant in intestine, spleen, pronephros and kidney analysed by real-time polymerase chain reaction. After stimulation with lipopoly saccharides (LPS), a marked increase in transcripts was observed in most tissues, indicating that piscidin is not only a constitutively expressed molecule, but also has an increased response to bacterial infection. The synthetic, amidated mandarin fish piscidin exhibited different antimicrobial activity against different fish bacterial pathogens, especially against species of Aeromonas, which may to certain extent reflect the pathogenicity of these bacteria.

Identification of a novel cathelicidin gene in the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss

We report the cloning of a novel antimicrobial peptide gene, termed rtCATH_1, found in the rainbow trout, Oncorhynchus mykiss. The predicted 216-residue rtCATH_1 prepropeptide consists of three domains: a 22-residue signal peptide, a 128-residue cathelin-like region containing two identifiable cathelicidin family signatures, and a predicted 66-residue C-terminal cationic antimicrobial peptide. This predicted mature peptide was unique in possessing features of different known (mammalian) cathelicidin subgroups, such as the cysteine-bridged family and the specific amino-acid-rich family. The rtCATH_1 gene comprises four exons, as seen in all known mammalian cathelicidin genes, and several transcription factor binding sites known to be of relevance to host defenses were identified in the 5' flanking region. By Northern blot analysis, the expression of rtCATH_1 was detected in gill, head kidney, and spleen of bacterially challenged fish. Primary cultures of head kidney leukocytes from rainbow trout stimulated with lipopolysaccharide or poly(I (.) C) also expressed riCATH_1. A 36-residue peptide corresponding to the core part of the fish cathelicidin was chemically synthesized and shown to exhibit potent antimicrobial activity and a low hemolytic effect. Thus, rtCATH_1 represents a novel antimicrobial peptide gene belonging to the cathelicidin family and may play an important role in the innate immunity of rainbow trout.

Birth technology competence: a concept analysis

Aim. To identify birth technology competencies used by midwives to support women during the birthing process and to explore the concept of birth technology competence in midwifery practice in order to inform both education and practice. Objective. To define attributes of birth technology competence. Method. The Chinn and Kramer framework for concept analysis was used to examine sources including popular and professional literature, government reports and statutory regulation. The model allows for the exploration of three areas of experience, which interact to form the meaning of an idea or concept – feelings, values and attitudes associated with the concept, the symbolic label for the concept and the concept itself. Results. Exploration of the literature led to the development of exemplar cases that illuminate tentative attributes of the concept, contained within three domains – interpersonal skills, professional knowledge and clinical proficiency. Implications. Following testing in midwifery practice to ensure its transferability into the clinical context, the theoretical perspective developed here will provide a basis to inform education and practice in relation to the use of technology.

Ethnography of technological competence in clinical midwifery practice

Background. Concept analysis has identified three domains in the competent use of birth technology â?? interpersonal skills, professional knowledge and clinical proficiency â?? and tentative criteria for birth technology competence. Aim. Fieldwork was undertaken to observe, confirm and explore pre-defined attributes of birth technology competence. Method. The Swartz-Barcott and Kim (2000) hybrid model of concept development was expanded to include an ethnographic observation of theory in action. Findings. Key attributes of birth technology competence found in â??real-worldâ?? midwifery practice were skills in using the machines, decision-making and traditional midwifery skills. Conclusions. The confusion surrounding the use of technology in midwifery practice needs to be addressed by both professionals and educationalists. Midwives should be taught to value traditional midwifery skills alongside those of machine skills. The identification of a model of appropriate technology use is needed in midwifery.

Missions and Institutions: Henri-Philippe Junod, Anthropology, Human Rights and Academia between Africa and Switzerland, 1921–1966

Drawing on a cultural, transnational and genealogical approach, this article studies the work of a Swiss missionary, Henri-Philippe Junod, between Europe and Africa. It tries not to look at what he brought to Africa, or brought back from Africa, but to see how his back-and-forth movement contributed to the formation of new ideas and institutions globally. The article looks at Junod’s contribution in three domains in particular, namely anthropology, human rights worldwide, and African studies in Switzerland.

Consideration of future consequences and alcohol use among Northern Irish adolescents

This study investigated the relationship between consideration of future consequences and alcohol use among adolescents. A cross-sectional design was used and a large sample of 12-to 16-year-old schoolchildren (n = 806) in Northern Ireland were recruited for this study. Alcohol use was assessed using a composite measure of drinking behaviour, the Adolescent Alcohol Involvement Scale. Time perspective was measured using the Consideration of Future Consequences Scale (CFCS). Data were also gathered on self-esteem, three domains of self-efficacy and aggression, all of which have been found to be related to both drinking behaviour and time perspective. Factor analysis of the CFCS revealed support for a two-factor solution, with CFC-I representing present orientation and CFC-F representing future orientation. After controlling for year in school (proxy for age) and gender and for clustering at school level, scores on both subscales were significantly associated with alcohol use. Only CFC-F score remained significant with the addition of psychosocial variables. These results support recent findings of a significant relationship between CFCS score and alcohol use in UK adolescents and University undergraduates, and suggest that in more fully controlled analyses, future orientation, rather than present, is related to adolescent drinking. Results are discussed in relation to health promotion. © 2013 Informa UK Ltd.

Constitutive modeling, microstructure evolution, and processing map for a nitride-strengthened heat-resistant steel

A constitutive equation was established to describe the deformation behavior of a nitride-strengthened (NS) steel through isothermal compression simulation test. All the parameters in the constitutive equation including the constant and the activation energy were precisely calculated for the NS steel. The result also showed that from the stress-strain curves, there existed two different linear relationships between critical stress and critical strain in the NS steel due to the augmentation of auxiliary softening effect of the dynamic strain-induced transformation. In the calculation of processing maps, with the change of Zener-Hollomon value, three domains of different levels of workability were found, namely excellent workability region with equiaxed-grain microstructure, good workability region with “stripe” microstructure, and the poor workability region with martensitic-ferritic blend microstructure. With the increase of strain, the poor workability region first expanded, then shrank to barely existing, but appeared again at the strain of 0.6.

Effect of vehicle characteristics on safety, fuel use and emissions

Nos últimos anos, o número de vítimas de acidentes de tráfego por milhões de habitantes em Portugal tem sido mais elevado do que a média da União Europeia. Ao nível nacional torna-se premente uma melhor compreensão dos dados de acidentes e sobre o efeito do veículo na gravidade do mesmo. O objetivo principal desta investigação consistiu no desenvolvimento de modelos de previsão da gravidade do acidente, para o caso de um único veículo envolvido e para caso de uma colisão, envolvendo dois veículos. Além disso, esta investigação compreendeu o desenvolvimento de uma análise integrada para avaliar o desempenho do veículo em termos de segurança, eficiência energética e emissões de poluentes. Os dados de acidentes foram recolhidos junto da Guarda Nacional Republicana Portuguesa, na área metropolitana do Porto para o período de 2006-2010. Um total de 1,374 acidentes foram recolhidos, 500 acidentes envolvendo um único veículo e 874 colisões. Para a análise da segurança, foram utilizados modelos de regressão logística. Para os acidentes envolvendo um único veículo, o efeito das características do veículo no risco de feridos graves e/ou mortos (variável resposta definida como binária) foi explorado. Para as colisões envolvendo dois veículos foram criadas duas variáveis binárias adicionais: uma para prever a probabilidade de feridos graves e/ou mortos num dos veículos (designado como veículo V1) e outra para prever a probabilidade de feridos graves e/ou mortos no outro veículo envolvido (designado como veículo V2). Para ultrapassar o desafio e limitações relativas ao tamanho da amostra e desigualdade entre os casos analisados (apenas 5.1% de acidentes graves), foi desenvolvida uma metodologia com base numa estratégia de reamostragem e foram utilizadas 10 amostras geradas de forma aleatória e estratificada para a validação dos modelos. Durante a fase de modelação, foi analisado o efeito das características do veículo, como o peso, a cilindrada, a distância entre eixos e a idade do veículo. Para a análise do consumo de combustível e das emissões, foi aplicada a metodologia CORINAIR. Posteriormente, os dados das emissões foram modelados de forma a serem ajustados a regressões lineares. Finalmente, foi desenvolvido um indicador de análise integrada (denominado “SEG”) que proporciona um método de classificação para avaliar o desempenho do veículo ao nível da segurança rodoviária, consumos e emissões de poluentes.Face aos resultados obtidos, para os acidentes envolvendo um único veículo, o modelo de previsão do risco de gravidade identificou a idade e a cilindrada do veículo como estatisticamente significativas para a previsão de ocorrência de feridos graves e/ou mortos, ao nível de significância de 5%. A exatidão do modelo foi de 58.0% (desvio padrão (D.P.) 3.1). Para as colisões envolvendo dois veículos, ao prever a probabilidade de feridos graves e/ou mortos no veículo V1, a cilindrada do veículo oposto (veículo V2) aumentou o risco para os ocupantes do veículo V1, ao nível de significância de 10%. O modelo para prever o risco de gravidade no veículo V1 revelou um bom desempenho, com uma exatidão de 61.2% (D.P. 2.4). Ao prever a probabilidade de feridos graves e/ou mortos no veículo V2, a cilindrada do veículo V1 aumentou o risco para os ocupantes do veículo V2, ao nível de significância de 5%. O modelo para prever o risco de gravidade no veículo V2 também revelou um desempenho satisfatório, com uma exatidão de 40.5% (D.P. 2.1). Os resultados do indicador integrado SEG revelaram que os veículos mais recentes apresentam uma melhor classificação para os três domínios: segurança, consumo e emissões. Esta investigação demonstra que não existe conflito entre a componente da segurança, a eficiência energética e emissões relativamente ao desempenho dos veículos.

Codon ambiguities as a mechanism to alter the genetic code in Saccharomyces cerevisiae

Although the genetic code is generally viewed as immutable, alterations to its standard form occur in the three domains of life. A remarkable alteration to the standard genetic code occurs in many fungi of the Saccharomycotina CTG clade where the Leucine CUG codon has been reassigned to Serine by a novel transfer RNA (Ser-tRNACAG). The host laboratory made a major breakthrough by reversing this atypical genetic code alteration in the human pathogen Candida albicans using a combination of tRNA engineering, gene recombination and forced evolution. These results raised the hypothesis that synthetic codon ambiguities combined with experimental evolution may release codons from their frozen state. In this thesis we tested this hypothesis using S. cerevisiae as a model system. We generated ambiguity at specific codons in a two-step approach, involving deletion of tRNA genes followed by expression of non-cognate tRNAs that are able to compensate the deleted tRNA. Driven by the notion that rare codons are more susceptible to reassignment than those that are frequently used, we used two deletion strains where there is no cognate tRNA to decode the rare CUC-Leu codon and AGG-Arg codon. We exploited the vulnerability of the latter by engineering mutant tRNAs that misincorporate Ser at these sites. These recombinant strains were evolved over time using experimental evolution. Although there was a strong negative impact on the growth rate of strains expressing mutant tRNAs at high level, such expression at low level had little effect on cell fitness. We found that not only codon ambiguity, but also destabilization of the endogenous tRNA pool has a strong negative impact in growth rate. After evolution, strains expressing the mutant tRNA at high level recovered significantly in several growth parameters, showing that these strains adapt and exhibit higher tolerance to codon ambiguity. A fluorescent reporter system allowing the monitoring of Ser misincorporation showed that serine was indeed incorporated and possibly codon reassignment was achieved. Beside the overall negative consequences of codon ambiguity, we demonstrated that codons that tolerate the loss of their cognate tRNA can also tolerate high Ser misincorporation. This raises the hypothesis that these codons can be reassigned to standard and eventually to new amino acids for the production of proteins with novel properties, contributing to the field of synthetic biology and biotechnology.