Pseudomonas aeruginosa amidase: Aggregation in recombinant Escherichia coli

The effect of cultivation parameters such as temperature incubation, IPTG induction and ethanol shock on the production of Pseudomonasaeruginosa amidase (E.C.3.5.1.4) in a recombinant Escherichia coli strain in LB ampicillin culture medium was investigated. The highest yield of solubleamidase, relatively to other proteins, was obtained in the condition at 37 degrees C using 0.40 mM IPTG to induce growth, with ethanol. Our results demonstrate the formation of insoluble aggregates containing amidase, which was biologically active, in all tested growth conditions. Addition of ethanol at 25 degrees C in the culture medium improved amidase yield, which quantitatively aggregated in a biologically active form and exhibited in all conditions an increased specific activity relatively to the soluble form of the enzyme. Non-denaturing solubilization of the aggregated amidase was successfully achieved using L-arginine. The aggregates obtained from conditions at 37 degrees C by Furier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis demonstrated a lower content of intermolecular interactions, which facilitated the solubilization step applying non-denaturing conditions. The higher interactions exhibited in aggregates obtained at suboptimal conditions compromised the solubilization yield. This work provides an approach for the characterization and solubilization of novel reported biologically active aggregates of this amidase.

Sequencing of a 17.6 kb segment on the right arm of yeast chromosome VII reveals 12 ORFs, including CCT, ADE3 and TR-I genes, homologues of the yeast PMT and EF1G genes, of the human and bacterial electron-transferring flavoproteins (beta-chain) and of the Escherichia coli phosphoserine phosphohydrolase, and five new ORFs.

A 17.6 kb DNA fragment from the right arm of chromosome VII of Saccharomyces cerevisiae has been sequenced and analysed. The sequence contains twelve open reading frames (ORFs) longer than 100 amino acids. Three genes had already been cloned and sequenced: CCT, ADE3 and TR-I. Two ORFs are similar to other yeast genes: G7722 with the YAL023 (PMT2) and PMT1 genes, encoding two integral membrane proteins, and G7727 with the first half of the genes encoding elongation factors 1gamma, TEF3 and TEF4. Two other ORFs, G7742 and G7744, are most probably yeast orthologues of the human and Paracoccus denitrificans electron-transferring flavoproteins (beta chain) and of the Escherichia coli phosphoserine phosphohydrolase. The five remaining identified ORFs do not show detectable homology with other protein sequences deposited in data banks. The sequence has been deposited in the EMBL data library under Accession Number Z49133.

Caracterização molecular da resistência a antimicrobianos em Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado isoladas em cães e estudo da partilha de clones bacterianos entre animais de companhia e coabitantes humanos

A pressão seletiva originada pelo uso excessivo de antimicrobianos na medicina humana e veterinária tem contribuído para a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes, sendo os estudos mais escassos relativamente à sua presença nos animais de companhia. Porque os animais e os seus proprietários partilham o mesmo espaço habitacional, apresentando comportamentos de contacto próximo, existe uma hipótese elevada de transferência microbiana inter-espécie. Ante esta possibilidade é importante escrutinar o papel dos animais de companhia enquanto reservatórios de estirpes e de genes de resistência, bem como a sua envolvência na disseminação de estirpes bacterianas multirresistentes. Importa também, investigar o papel das superfícies e objetos domésticos partilhados por ambos, como potenciadores deste fenómeno. O objetivo deste trabalho foi, identificar o filogrupo e fazer a caracterização molecular dos genes que conferem resistência aos β-lactâmicos e às quinolonas, em quarenta isolados de Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado (ESBL), obtidas em zaragatoas fecais de cães consultados no Hospital Veterinário do ICBAS-UP. Complementarmente pretendeu-se inferir sobre a partilha de clones de Escherichia coli e Enterococcus spp. com elevadas resistências, em cinco agregados familiares (humanos e seus animais de companhia) assim como avaliar a potencial disseminação de estirpes multirresistentes no ambiente doméstico. Previamente foram recolhidas zaragatoas de fezes, pelo e mucosa oral dos animais e em alguns casos, dos seus proprietários, e ainda do ambiente doméstico. As zaragatoas foram processadas e as estirpes isoladas com base em meios seletivos. Foram realizados testes de suscetibilidade antimicrobiana de modo a estabelecer o fenótipo de resistência de cada isolado. O DNA foi extraído por varias metodologias e técnicas de PCR foram utilizadas para caracterização de filogrupos (Escherichia coli) e identificação da espécie (Enterococcus spp.). A avaliação da proximidade filogenética entre isolados foi efetuada por ERIC PCR e PFGE. No conjunto de quarenta isolados produtores de ESBL e/ou resistentes a quinolonas verificou-se que 47,5% pertenciam ao filogrupo A, havendo uma menor prevalência do filogrupo D (25,0%), B1 (17,5%), e B2 (10,0%).A frequência de resistência nestes isolados é factualmente elevada, sendo reveladora de uma elevada pressão seletiva. Com exceção de dois isolados, os fenótipos foram justificados pela presença de β-lactamases. A frequência da presença de genes foi: 47% blaTEM, 34% blaSHV, 24% blaOXA , 18% blaCTX-M-15, 8% blaCTX-M-2, 3% blaCTX-M-9. Nos isolados resistentes às quinolonas verificou-se maioritariamente a presença de mutações nos genes cromossomais gyrA e parC, e em alguns casos a presença de um determinante de resistência mediado por plasmídeo – qnrS. Nos cinco “agregados familiares” (humanos e animais) estudados foi observada uma partilha frequente de clones de E. coli e Enterococcus faecalis com múltiplas resistências, isolados em fezes e mucosa oral de cães e gatos e fezes e mãos dos respetivos proprietários, evidenciando-se assim uma possível transferência direta entre coabitantes (agregados A, C, D, E). Ficou também comprovado com percentagens de similaridade genotípica superiores a 94% que essa disseminação também ocorre para o ambiente doméstico, envolvendo objetos dos animais e de uso comum (agregados A, E). Os resultados obtidos reforçam a necessidade de um uso prudente dos antimicrobianos, pois elevados padrões de resistências terão um impacto não só na qualidade de vida dos animais mas também na saúde humana. Adicionalmente importa sensibilizar os proprietários para a necessidade de uma maior vigilância relativamente às formas de interação com os animais, bem como para a adoção de medidas higiénicas cautelares após essa mesma interação.

Molecular diversity of bla genes in Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli isolates

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biology, speciality Microbiology, by Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Detection of classic and invasive E. coli and Shigella serotypes in stools by indirect immunofluorescence

IIF in the detection of invasive and classic enteropathogenic E. coli and Shigella serotypes was compared with traditional coproculture methods. IIP results agreed with the coproculture findings in 128 out of 140 cases tested for enteropathogenic E. coli (91%) and in 108 out of 112 for Shigella (96%). All cases with positive reactions by coproculture were confirmed by IIP. In the control group it were obtained by IIF 12 cases with positive reactions for enteropathogenic E. coli and 4 cases for Shigella, including two cases of mixed infection by E. coli 026/Sh. dysenteriae and E. coli 0124/Sh. dysenteriae. It was discussed the high sensitivity and specificity of the IIF when compared with the traditional methods, being suggested that IIF is a valuable tool in epidemiological studies involving these organisms and an important aid in the stablishment of an early presumptive diagnosis of the acute infantile diarrhea.

Incidência de escherichia coli enterotoxigênica (ETEC), rotavirus e Clostridium perfringens de casos de diarréia em crianças, na região de Campinas, SP, Brasil

Foi realizada uma pesquisa na região de Campinas, SP, Brasil, sobre a presença de Escherichia coli enterotoxigênica (ETEC), rotavírus e Clostridium perfringens enterotoxigênico em fezes diarréicas de crianças com até 2 anos de idade. Dos 132 espécimens fecais examinados quanto à presença de ETEC 27 (20,45%) foram positivos. Destes foram isoladas 41 amostras de ETEC, das quais 40 produziram apenas a enterotoxina termolábil (LT) detectada pelo teste de imuno hemólise radial modifi cado. Entre as 183 amostras de fezes examinadas para rotavírus, 29 (15,84%) foram positivas pelas técnicas de eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) e ensaio imunoenzimático (EIE), sendo que destas, 15 (51,7% ) foram provenientes de materiais coletados nos meses de inverno. Todas as amostras pertenciam ao grupo A e, através da técnica de PAGE, pode-se observar que o tipo eletroforético mais freqüente (9 amostras) foi designado Ib, IIc, Illb, IVa, de acordo com a classificação por nós adotada. Apenas 113 amostras de fezes foram examinadas para a presença de C. perfringens enterotoxigênico. Para a detecção da enterotoxina nos sobrenadantes das culturas foram utilizadas as técnicas de hemaglutinação passiva reversa e inoculação intravenosa em camundongos, sendo encontradas 12 (10,61%) amostras entero-toxigênicas. Diante destes resultados é chamada a atenção sobre o valor apenas relativo de uma coprocultura convencional para fins de diagnóstico, ressaltando-se a importância da criação de métodos simplificados que favoreçam a detecção e identificação dos grupos de agentes enteropatogênicos estudados na presente pesquisa.

Non-enzymatic assay for glucose by using immobilized whole-cells of E. coli containing glucose binding protein fused to fluorescent proteins

Glucose monitoring in vivo is a crucial issue for gaining new understanding of diabetes. Glucose binding protein (GBP) fused to two fluorescent indicator proteins (FLIP) was used in the present study such as FLIP-glu- 3.2 mM. Recombinant Escherichia coli whole-cells containing genetically encoded nanosensors as well as cell-free extracts were immobilized either on inner epidermis of onion bulb scale or on 96-well microtiter plates in the presence of glutaraldehyde. Glucose monitoring was carried out by Förster Resonance Energy Transfer (FRET) analysis due the cyano and yellow fluorescent proteins (ECFP and EYFP) immobilized in both these supports. The recovery of these immobilized FLIP nanosensors compared with the free whole-cells and cell-free extract was in the range of 50–90%. Moreover, the data revealed that these FLIP nanosensors can be immobilized in such solid supports with retention of their biological activity. Glucose assay was devised by FRET analysis by using these nanosensors in real samples which detected glucose in the linear range of 0–24 mM with a limit of detection of 0.11 mM glucose. On the other hand, storage and operational stability studies revealed that they are very stable and can be re-used several times (i.e. at least 20 times) without any significant loss of FRET signal. To author's knowledge, this is the first report on the use of such immobilization supports for whole-cells and cell-free extract containing FLIP nanosensor for glucose assay. On the other hand, this is a novel and cheap high throughput method for glucose assay.

Avaliação de massas específicas de cistos de Giardia duodenalis e Entamoeba coli

Cistos de Giardia duodenalis e Entamoeba coli foram observados quanto à flutuação em soluções de sacarose de massas específicas diversas (1.040, 1.050, 1.060, 1.070,1.080,1.090,1.100, 1.150,1.200 e 1.250 kg/m³), contidas em câmaras de contagem de 0,17 mm de altura. Contaram-se os cistos que flutuaram e os que sedimentaram tendo sido calculadas as porcentagens respectivas. As diferenças de flutuabilidade dos cistos de cada uma das espécies não foram consideráveis. Soluções de massa específica igual a 1.200 kg/m³ fizeram flutuar 88,49% dos cistos de G. duodenalis e 95,71% dos de E. coli. Os maiores valores de flutuabilidade estiveram associados à massa específica 1.250 kg/m³ e foram, respectivamente, 89,15% e 98,59% para cistos de G. duodenalis e de E. coli.

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.

Purification and parcial characterization of a hemagglutinating factor (HAF): a possible adhesive factor of the diffuse adherent of Escherichia coli (DAEC)

The mannose-resistant hemagglutinating factor (HAF) was extracted and purified from a diffuse adherent Escherichia coli (DAEC) strain belonging to the classic enteropathogenic E. coli (EPEC) serotype (0128). The molecular weight of HAF was estimated to be 18 KDa by SDS-PAGE and 66 KDa by Sephadex G100, suggesting that the native form of HAF consists of 3-4 monomeric HAF. Gold immunolabeling with specific HAF antiserum revealed that the HAF is not a rigid structure like fimbriae on the bacterial surface. The immunofluorescence test using purified HAF on HeLa cells, in addition to the fact that the HAF is distributed among serotypes of EPEC, suggests that HAF is a possible adhesive factor of DAEC strains

The Crystal Structure of the Escherichia coli Autoinducer-2 Processing Protein LsrF

PLOS ONE, 4(8):ARTe6820

Asymptomatic infections by diarrheagenic Escherichia coli in children from Misiones, Argentina, during the first twenty months of their lives

Diarrheagenics Escherichia coli are the major agents involved in diarrheal disease in developing countries. The aim of this study was to evaluate the time of appearance of the first asymptomatic infection by the different categories of diarrheagenic E. coli in 44 children since their birth and during the first 20 months of their lives. In all of the children studied, we detected at least one category of diarrheagenic E. coli through the 20 months of the study. 510 diarrheagenic E. coli (33.5%) were obtained from the 1,524 samples collected from the 44 children during the time of the study (31.4% EAggEC, 28.8% EPEC, 27.1% DAEC, and 12.7% ETEC). Neither EHEC nor EIEC were identified. The median age for diarrheagenic E. coli colonization was 7.5 months. The mean weaning period was 12.8 months and the mean age for introduction of mixed feeding (breast fed supplemented) was 3.8 months. A significantly lower incidence of diarrheal disease and asymptomatic infections was recorded among the exclusively breast-fed rather than in the supplemented and non breast-fed infants. For ETEC, EPEC and EAggEC the introduction of weaning foods and complete termination of breast-feeding were associated with an increase of asymptomatic infections.

Pesquisa de factores de virulência em estirpes de Escherichia coli em resíduos de produção animal

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

Hybrid systems biology: application to Escherichia coli

Dissertation presented to obtain a Master degree in Biotechnology

Biological and genetic characteristics of uropathogenic Escherichia coli strains

The aim of the present study was to determine biological characteristics such as expression of fimbriae, Congo red binding, production of hemolysin and aerobactin, adhesion to HeLa and uroepithelial cells and invasion of HeLa cells by Escherichia coli isolates obtained from patients showing clinical signs of urinary tract infection (UTI). Also, the presence of genes (apa, afa, spa) for fimbria expression and cytotoxic necrotizing factors (CNF1, CNF2) was assayed using specific primers in PCR. The data obtained were compared with the clonal relationships obtained by analysis of multilocus enzyme electrophoresis (MLEE), restriction fragment length polymorphism (RFLP) of the rDNA (ribotyping) and enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR (ERIC-PCR). All isolates but one presented a combination of at least two of the characteristics studied, a fact suggesting the presence of pathogenicity islands (PAIs). Diffuse adherence type to HeLa cells was observed to occur in most of the strains, but adhesion to uroepithelial cells seems to be a more reliable test to verify pathogenicity. Although four strains seemed to be able to invade HeLa cells when assayed by light microscopy, electron microscopy studies demonstrated that these strains were not invasive. MLEE, RFLP and ERIC-PCR were able to group the isolates differently into main clusters that were not correlated with the presence of pathogenic traits.