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.

Relação dos sistemas de reparo de DNA em Escherichia coli K-12 com resistência a antibióticos, características adesivas e formação de biofilme

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são geradas durante o metabolismo celular normal e podem produzir vários danos oxidativos no DNA, tais como lesões nas bases nitrogenadas ou sítios apurínico/apirimidínico (AP). Essas lesões podem acarretar acúmulo de sítios de mutações, caso esses danos não sejam reparados. Entretanto, as bactérias possuem vários mecanismos de defesa contra as ERO que desempenham um importante papel na manutenção da fisiologia. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar se sistemas enzimáticos, como o reparo por excisão de bases (BER), sistema SOS e SoxRS, interferem em respostas como a sensibilidade aos antibióticos, aderência das células bacterianas a superfícies bióticas ou abióticas e formação de biofilme. Os mutantes utilizados no presente estudo são todos derivados de Escherichia coli K-12 e os resultados obtidos mostraram que, dos mutantes BER testados, o único que apresentou diferença no perfil de sensibilidade aos antimicrobiamos em relação à cepa selvagem (AB1157) foi o mutante xthA- (BW9091), deficiente em exonuclease III. No teste de aderência qualitativo realizado com linhagem de células HEp-2 (originária de carcinoma de laringe humana) foi observado que onze cepas da nossa coleção, apresentaram um padrão denominando like-AA, contrastando com o que era esperado para as cepas de E. coli utilizadas como controle negativo, que apresentam aderência discreta sem padrão típico. A aderência manose-sensível via fímbria do tipo I avaliada nesse estudo mostrou que essa fimbria, possui um papel relevante na intensidade da aderência e filamentação nessas cepas estudas. A filamentação é uma resposta SOS importante para que o genoma seja reparado antes de ser partilhado pelas células filhas. Além disso, com relação à formação de biofilme, oito cepas apresentaram um biofilme forte sendo que essa resposta não foi acompanhada pelo aumento da intensidade de filamentação. Nossos resultados em conjunto sugerem o envolvimento de estresse oxidativo na definição de parâmetros como sensibilidade a antimicrobianos, padrão e intensidade de aderência, filamentação e formação de biofilme nas amostras de E. coli K-12 avaliadas neste trabalho. Sugerimos que a aderência gera estresse oxidativo causando danos no DNA, o que leva a indução do sistema SOS resultando na resposta de filamentação observada.

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.

Análise comparativa dos genes de reparo do DNA em Gluconacetobacter diazotrophicus e Gluconobacter oxydans

Gluconacetobacter diazotrophicus é uma alfa-proteobactéria Gram-negativa, tolerante a meios ácidos, fixadora de nitrogênio atmosférico e foi a primeira bactéria diazotrófica endofítica isolada da cana-de-açúcar. Por sua vez, Gluconobacter oxydans, também alfa-proteobactéria Gram-negativa, possui a capacidade de oxidar incompletamente alcoóis e carboidratos. Ambas de interesse biotecnológico e industrial, essas bactérias tiveram seus genomas seqüenciados completamente em 2007. Desta forma, foi de interesse desse trabalho analisar e comparar os genes de reparo do DNA devido sua importância na manutenção da integridade genômica. Sendo assim, as vias de reparo presentes nos dois organismos foram identificadas, utilizando como base uma terceira alfa-proteobactéria, a Caulobacter crescentus, cujos genes de reparo foram descritos por um trabalho anterior e também os genes bem estabelecidos para o reparo do DNA em Escherichia coli. Para esse estudo, um banco de dados contendo ortólogos para os genes de reparo de DNA encontrados nos organismos foi criado e análises comparativas por similaridade usando o pacote Blast e o software Clustal foram feitas. Este estudo demonstrou que as principais vias de reparo ao DNA reparos por excisão, reparo direto, reparo recombinacional e reparo pelo sistema SOS estão presentes nos organismos analisados, demonstrando, na maioria das vezes, boa similaridade com E. coli. Interessantemente, foram encontradas duplicações gênicas nos quais uma das cópias estava presente no cromossomo e a outra, no plasmídeo, como no caso de UvrD, DnaE e Ssb, possivelmente caracterizando eventos de transferência lateral. Por fim, uma grande novidade foi a identificação de ortólogos para RecB em G. diazotrophicus e G. oxydans e de ortólogos duplicados de RecD em G. diazotrophicus. Até o momento, não havia sido relatada a presença de membros da via de iniciação RecBCD do reparo recombinacional em alfaproteobactérias

Un assaig del sistema de Winnetka a Mallorca

Resumen tomado de la publicaci??n

Más de 14.000 escolares con 'los valores desde Aldeas Infantiles SOS'.

Participación de escolares castellano-manchegos en el proyecto educativo 'Los valores desde Aldeas Infantiles SOS'. Iniciativa que fomenta entre los escolares la reflexión y el diálogo sobre valores, formándoles como ciudadanos responsables y participativos.

L'ensenyament de l'angl??s als pa??sos de l'entorn

Resumen basado en el de la publicaci??n

Uma linguagem para descrição de missões em sistema-de-sistemas

Sistema-de-sistemas (System-of-Systems - SoS) é um tipo emergente de sistema computacional formado por um grupo de sistemas constituintes, que são independentes e heterogêneos e se unem para compor um sistema de larga escala visando alcançar uma missão global. Cada sistema constituinte possui seus próprios objetivos, missões individuais, e colaboram para a realização da missão do SoS, chamada missão global. Existe uma complexidade inerente no conjunto de missões que estão envolvidas em um SoS, esse deve-se principalmente à natureza independente dos sistemas constituintes, que tendem a evoluir independentemente, potencialmente mantidos por organizações distintas, além dos conflitos de interesse que podem surgir com essa evolução. Com isso, torna-se essencial prover uma linguagem bem definida para descrição e avaliação dessas missões, relacionando-as entre si e provendo um documento comum que possa ser utilizado por todas as partes envolvidas. Essa linguagem deve ser capaz de expressar as missões individuais e globais, dando suporte a todos os relacionamentos existentes entre essas missões, além de expressar informações relacionadas a realização dessas missões. O objetivo desse trabalho é apresentar e avaliar uma linguagem para descrição de missões. Visando a definição dessa linguagem, esse trabalho apresenta um mapeamento sistemático acerca dos mecanismos existentes para descrição de missões em SoS, identificando os elementos-chave que compõem a descrição de uma missão nesse contexto. A partir desse mapeamento, propõe-se um modelo conceitual para missões e uma linguagem para descrição de missões. Essa linguagem independe de documentos de arquitetura e outros tipos de modelos de software, visando possibilitar a integração da linguagem de definição de missões em diferentes modelos de desenvolvimento.

The SOS screen in Arabidopsis: a search for functions involved in DNA metabolism

The SOS screen, as originally described by Perkins et al. (1999), was setup with the aim of identifying Arabidopsis functions that might potentially be involved in the DNA metabolism. Such functions, when expressed in bacteria, are prone to disturb replication and thus trigger the SOS response. Consistently, expression of AtRAD51 and AtDMC1 induced the SOS response in bacteria, even affecting E. coli viability. 100 SOS-inducing cDNAs were isolated from a cDNA library constructed from an Arabidopsis cell suspension that was found to highly express meiotic genes. A large proportion of these SOS+ candidates are clearly related to the DNA metabolism, others could be involved in the RNA metabolism, while the remaining cDNAs encode either totally unknown proteins or proteins that were considered as irrelevant. Seven SOS+ candidate genes are induced following gamma irradiation. The in planta function of several of the SOS-inducing clones was investigated using T-DNA insertional mutants or RNA interference. Only one SOS+ candidate, among those examined, exhibited a defined phenotype: silenced plants for DUT1 were sensitive to 5-fluoro-uracil (5FU), as is the case of the leaky dut-1 mutant in E. coli that are affected in dUTPase activity. dUTPase is essential to prevent uracil incorporation in the course of DNA replication.

A new Salmonella typhimurium NM5004 strain expressing rat glutathione S-transferase 5-5 : use in detection of genotoxicity of dihaloalkanes using an SOS/umu test system

The Escherichia coli mu operon was subcloned into a pKK233-2 vector containing rat glutathione S-transferase (GST) 5-5 cDNA and the plasmid thus obtained was introduced into Salmonella typhimurium TA1535. The newly developed strain S.typhimurium NM5004, was found to have 52-fold greater GST activity than the original umu strain S.typhimurium TA1535/pSK1002. We compared sensitivities of these two tester strains, NM5004 and TA1535/ pSK1002, for induction of umuC gene expression with several dihaloalkanes which are activated or inactivated by GST 5-5 activity. The induction of umuC gene expression by these chemicals was monitored by measuring the cellular P-galactosidase activity produced by umuC'lacZ fusion gene in these two tester strains. Ethylene dibromide, 1-bromo-2-chloroethane, 1,2-dichloroethane, and methylene dichloride induced umuC gene expression more strongly in the NM5004 strain than the original strain, 4-Nitroquinoline 1-oxide and N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine were found to induce umuC gene expression to similar extents in both strains. In the case of 1-nitropyrene and 2-nitrofluorene, however, NM5004 strain showed weaker umuC gene expression responses than the original TA1535/ pSK1002 strain, 1,2-Epoxy-3-(4'-nitrophenoxy)propane, a known substrate for GST 5-5, was found to inhibit umuC induction caused by 1-bromo-2-chloroethane. These results indicate that this new tester NM5004 strain expressing a mammalian GST theta class enzyme may be useful for studies of environmental chemicals proposed to be activated or inactivated by GST activity.

Chertezh zemlepol'zovahi︠ia︡ Komzet'a pri der. Kheǐrus, Seǐtlerskogo raǐona, Kr.A.S.SD.R., po proektu zemleustroǐstva 1930 g. po Ichkinskoǐ dache razverstani︠ia︡, v sos.tave Belokoshskogo sevooborotnogo uchastka

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SOS films and interfaces: chemical aspects

The possible chemical reactions that take place during the growth of single crystal films of silicon on sapphire (SOS) are analyzed thermodynamically. The temperature for the growth of good quality epitaxial films is dependent on the extent of water vapor present in the carrier gas. The higher the water vapor content the higher the temperature needed to grow SOS films. Due to the interaction of silicon with sapphire at elevated temperatures, SOS films are doped with aluminum. The extent of doping is dependent on the conditions of film growth. The doping by aluminum from the substrate increases with increasing growth temperatures and decreasing growth rates. The equilibrium concentrations of aluminum at the silicon-sapphire interface are calculated as a function of deposition temperature, assuming that SiO2 or Al6Si2O13 are the products of reaction. It is most likely that the product could be a solid solutio n of Al2O3 in SiO2. The total amount of aluminum released due to the interaction between silicon and sapphire will account only for the formation of not more than one monolayer of reaction product unless the films are annealed long enough at elevated temperatures. This value is in good agreement with the recently reported observations employing high resolution transmission electron microscopy.

Suramin is a potent and selective inhibitor of Mycobacterium tuberculosis RecA protein and the SOS response: RecA as a potential target for antibacterial drug discovery

In eubacteria, RecA is essential for recombinational DNA repair and for stalled replication forks to resume DNA synthesis. Recent work has implicated a role for RecA in the development of antibiotic resistance in pathogenic bacteria. Consequently, our goal is to identify and characterize small-molecule inhibitors that target RecA both in vitro and in vivo. We employed ATPase, DNA strand exchange and LexA cleavage assays to elucidate the inhibitory effects of suramin on Mycobacterium tuberculosis RecA. To gain insights into the mechanism of suramin action, we directly visualized the structure of RecA nucleoprotein filaments by atomic force microscopy. To determine the specificity of suramin action in vivo, we investigated its effect on the SOS response by pull-down and western blot assays as well as for its antibacterial activity. We show that suramin is a potent inhibitor of DNA strand exchange and ATPase activities of bacterial RecA proteins with IC50 values in the low micromolar range. Additional evidence shows that suramin inhibits RecA-catalysed proteolytic cleavage of the LexA repressor. The mechanism underlying such inhibitory actions of suramin involves its ability to disassemble RecA-single-stranded DNA filaments. Notably, suramin abolished ciprofloxacin-induced recA gene expression and the SOS response and augmented the bactericidal action of ciprofloxacin. Our findings suggest a strategy to chemically disrupt the vital processes controlled by RecA and hence the promise of small molecules for use against drug-susceptible as well as drug-resistant strains of M. tuberculosis for better infection control and the development of new therapies.

"Aplicación de un sistema multimétrico para evaluar la calidad del agua superficial en la microcuenca El Coyote del Rio Estelí, Nicaragua"

En la microcuenca El Coyote localizada en el municipio de Condega, Estelí, se evaluó la calidad del agua superficial de sde febrero del 2010 a febrero del 2011. El propósito fue la identificación de indicadores que faciliten la vigilancia y monitoreo de la calidad del agua . Se integró un sistema multimétrico utilizando las características físicoquímicas y bacteriológicas, macro invertebrados acuáticos, la caracterización morfométrica de la microcuenca y la información resultante a nivel de comunidad (cambios en el uso del suelo). En la determinación de la relación de la calidad del agua con la estructura de la macrofauna acuática (macroinvertebrados) se usó el método Biological Monitoring Working Party (BMWP/Col ) . La microcuenca tiene 144 afluentes con una forma oval - oblonga - alargada, y su curva hipsométrica refleja un estado de equilibrio relativo de juvenil a madurez. El uso del suelo es inadecuado y su entorno natural fue valorado como subóptimo. Aunque los parámetros fisico químicos indicaron que las aguas son alcalinas, con un nivel aceptable de oxigeno disuelto, categorizadas según el Diagrama de Riverside como aguas aptas par a riego (C2 - S1), y aceptables según valores determinados para DBO 5 y DQO; sin embargo, requieren de un tratamiento de descontaminación previo a su uso doméstico y agropecuario. Además, debido a la presencia de coliformes fecales estas aguas no están aptas para consumo humano . Los macroinvertebrados varían, según la estacionalidad, en riqueza, abundancia y distribución, presentando una disminución en el número de individuos en la época lluviosa (t= 5.21, p<2.18E - 07). E l 6 8 . 91 % de los macroinvertebrados bioin dicadores se distribuyeron en cinco familias : Leptohyphidae , Baetidae , Hydropsychidae , Chironomidae y Physidae , siendo el cariotipo piedra el que present ó mayor diversidad y abundancia . El promedio del BMWP /Col fue de 60.06, indicando una calidad del agua entre dudosa y aceptable , y el índice ASPT de 6.71 señala una contaminación moderada ; estos resultados coincide n con los obtenidos utilizando la batería de indicadores fisicoquímicos y bacteriológicos .

Evaluación del establecimiento de Moringa oleífera Lam. (Marango) en un sistema de cercas viva en la Finca Santa Rosa - UNA, Managua, Nicaragua

Con el objetivo de evaluar el establecimiento de Moringa oleífera en un sistema de cercas viva, se llevo a cabo un experimento, se realizó en la Finca Santa Rosa perteneciente a la Universidad Nacional Agraria. El estudio se realizo entre Octubre del 2012 y Mayo del 2013. Dos distancias de siembra (1.5 y 2 m) plantadas bajo un diseño de Bloques Completos al Azar fueron evaluadas como tratamientos; a los cuales se les determinaron los siguientes variables: número de yemas y rebrotes, longitud de rebrotes y sobrevivencia de la especie. No se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos, para la sobrevivencia al final del estudio; los valores correspondieron al 25.78% para la distancia 2m y 29.69% para la distancia 1.5m. La producción de yemas en la especie mantuvo una tendencia positiva durante el periodo de estudio. No se encontraron diferencias estadísticas para la variable número de rebrotes; demostrando que la producción de rebrotes en la plantación fue relativamente pobre con valores de 3 rebrotes en promedio. Valores medios de 6.27 cm de crecimiento en la longitud de rebrotes, y no determinándose diferencias significativas entre las distancias comparadas. Se concluye que se pueden utilizar las dos distancias de siembra con M. oleífera como postes vivo en cercas perimetrales de áreas de pastoreo; siempre y cuando el establecimiento coincida con la época lluviosa y el manejo sea eficiente.