Diversidade de respostas de Corynebacterium diphtheriae frente a agentes oxidantes: resistência, adaptação e envolvimento do determinante de resistência ao telurito (TeR) e do sistema OxyR na virulência bacteriana

Corynebacterium diphtheriae é um importante patógeno humano e agente causal da difteria. Embora seja observada uma redução mundial no número de casos da doença, a difteria permanece endêmica em muitos países e surtos são esporadicamente notificados. No Brasil, o último surto ocorreu no estado no Maranhão e revelou mudanças em aspectos clínico-epidemiológicos da doença. Diferentemente da maioria das cepas de difteria brasileiras, que pertencem ao biovar mitis, nesse surto dois diferentes pulsotipos de C. diphtheriae biovar intermedius foram isolados. Além disso, sinais patognomônicos da doença não foram relatados em parte dos casos. C. diphtheriae também vem sendo relacionado com quadros de infecções invasivas, apesar de ser reconhecido como patógeno tipicamente extracelular. Em conjunto, estas mudanças no perfil das infecções por C. diphtheriae sugerem a existência de outros fatores de virulência além da produção da toxina diftérica. Neste sentindo, foram realizadas análises de tipagem molecular e de genômica comparativa para avaliar a diversidade genética e o potencial de virulência de cepas de C. diphtheriae isoladas de difteria clássica e infecções invasivas. Os resultados obtidos demonstram a circulação de diferentes clones invasores no Brasil. Além disso, revelaram diferenças marcantes na presença e na composição de ilhas de patogenicidade entre as amostras, bem como nos genes sob regulação do DtxR e nas sequências dos corinefagos integradas ao cromossomo bacteriano. Uma vez que o potencial invasor bacteriano e a persistência no ambiente podem estar relacionados à tolerância ao estresse oxidativo, foram procurados nos genomas sequenciados, genes possivelmente envolvidos neste processo. Dentre estes, os genes DIP0906, predito como gene de resistência ao oxidante telurito (TeO32-), e DIP1421, codificador do regulador transcricional OxyR, foram caracterizados funcionalmente e tiveram seus papéis na patogenicidade investigados. Ensaios in vivo utilizando o nematódeo Caenorhabditis elegans demonstraram que ambos são importantes para a virulência de C. diphtheriae. Além da resistência ao TeO32, DIP0906 parece contribuir para a resistência ao peróxido de hidrogênio (H2O2) e para a viabilidade no interior de células respiratórias humanas. Já OxyR, além de controlar negativamente a resposta ao H2O2, parece estar envolvido com a ligação de C. diphtheriae a proteínas plasmáticas e de matriz extracelular. Adicionalmente, foi investigada resistência e a capacidade de adaptação de C. diphtheriae frente a agentes oxidantes, através da indução de resposta adaptativa e/ou resistência cruzada e da formação de biofilme. As cepas de C. diphtheriae apresentaram diferentes níveis de resistência e um comportamento heterogêneo na presença dos agentes oxidantes, o que sugere a existência de diferentes estratégias de sobrevivência e adaptação de C. diphtheriae nas condições de estresse oxidativo.

Binding of the molecular chaperone αB-crystallin to Aβ amyloid fibrils inhibits fibril elongation.

The molecular chaperone αB-crystallin is a small heat-shock protein that is upregulated in response to a multitude of stress stimuli, and is found colocalized with Aβ amyloid fibrils in the extracellular plaques that are characteristic of Alzheimer's disease. We investigated whether this archetypical small heat-shock protein has the ability to interact with Aβ fibrils in vitro. We find that αB-crystallin binds to wild-type Aβ(42) fibrils with micromolar affinity, and also binds to fibrils formed from the E22G Arctic mutation of Aβ(42). Immunoelectron microscopy confirms that binding occurs along the entire length and ends of the fibrils. Investigations into the effect of αB-crystallin on the seeded growth of Aβ fibrils, both in solution and on the surface of a quartz crystal microbalance biosensor, reveal that the binding of αB-crystallin to seed fibrils strongly inhibits their elongation. Because the lag phase in sigmoidal fibril assembly kinetics is dominated by elongation and fragmentation rates, the chaperone mechanism identified here represents a highly effective means to inhibit fibril proliferation. Together with previous observations of αB-crystallin interaction with α-synuclein and insulin fibrils, the results suggest that this mechanism is a generic means of providing molecular chaperone protection against amyloid fibril formation.

Nash equilibria in multi-agent motor interactions.

Social interactions in classic cognitive games like the ultimatum game or the prisoner's dilemma typically lead to Nash equilibria when multiple competitive decision makers with perfect knowledge select optimal strategies. However, in evolutionary game theory it has been shown that Nash equilibria can also arise as attractors in dynamical systems that can describe, for example, the population dynamics of microorganisms. Similar to such evolutionary dynamics, we find that Nash equilibria arise naturally in motor interactions in which players vie for control and try to minimize effort. When confronted with sensorimotor interaction tasks that correspond to the classical prisoner's dilemma and the rope-pulling game, two-player motor interactions led predominantly to Nash solutions. In contrast, when a single player took both roles, playing the sensorimotor game bimanually, cooperative solutions were found. Our methodology opens up a new avenue for the study of human motor interactions within a game theoretic framework, suggesting that the coupling of motor systems can lead to game theoretic solutions.