Mecanismos de captação de heme em Chromobacterium violaceum

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Lima, Vinicius Marques de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bacterial genetics; Bacterial physiology; Bacterial virulence; Captação de ferro; Captação de heme; Chromobacterium violaceum; Fisiologia bacteriana; Genética de bactérias; Heme uptake; Iron uptake; Virulência bacteriana
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17136/tde-02122020-111636/

O ferro é um metal essencial em diversos processos celulares, como respiração e regulação gênica, atuando como cofator de diferentes proteínas bacterianas. Uma importante fonte de ferro no hospedeiro é encontrada no grupo heme de hemoproteínas como a hemoglobina. Desta forma, bactérias evoluíram mecanismos eficazes para aquisição de ferro, como a síntese de pequenas moléculas quelantes conhecidas como sideróforos e a expressão de transportadores especializados na captação de sideróforos e hemoproteínas. Neste trabalho, os mecanismos de captação de heme foram caracterizados em Chromobacterium violaceum, uma betaproteobactéria Gram-negativa oportunista que ocasionalmente causa severas infecções em humanos. Análises in silico no genoma de C. violaceum ATCC 12472 revelaram os genes CV_3895-96-97-RS19290-CV_3898-99, aqui nomeados chuPRSTUV, como candidatos a codificar uma proteína regulatória (ChuP), um receptor dependente de TonB de membrana externa (ChuR), uma enzima de degradação de heme (ChuS) e um transportador do tipo ABC de membrana interna (ChuTUV). Linhagens mutantes nulas com deleção dos genes chuP, chuR, chuS, chuTUV e chuPRSTUV foram obtidas; um mutante com deleção dos genes chuPRSTUV e dos genes de síntese de sideróforos cbaCEBA também foi gerado. Tanto a linhagem selvagem quanto as linhagens mutantes apresentaram alta tolerância à toxicidade do heme avaliada por viabilidade celular. Com exceção de chuS, todos os demais genes do operon chuPRSTUV se mostraram necessários para utilização de heme e hemoglobina em ensaios de estimulação. Além disso, as linhagens DchuP, DchuPRSTUV e DcbaCEBADchuPRSTUV apresentaram atraso de crescimento em situações de carência e/ou suficiência de ferro obtida com heme. Interessantemente, o gene chuP apresentou papel na atividade de sideróforos, demonstrado por ensaio de CAS com halo aumentados nos mutantes sem chuP. Ensaios de expressão demonstraram que o operon chuPRSTUV é controlado por um promotor a frente do gene chuP que responde à presença de ferro e heme, sendo mais expresso em situação de limitação destas moléculas. A proteína ChuP interagiu com heme in vitro e sua atividade regulatória parece ser pós-transcricional, pois ChuP não mostrou atividade de ligação ao DNA. Ensaios in vivo em camundongos revelaram que o sistema ChuPRSTUV tem papel na virulência de C. violaceum, sendo observada atenuação de virulência em mutantes do operon chu sobretudo na ausência de sideróforos. Portanto, os dados obtidos neste trabalho revelaram que C. violaceum utiliza de modo hierárquico os mecanismos de captação de ferro por sideróforos e por heme para estabelecer infecção bem sucedida no hospedeiro.