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					        Quorum sensing
Mecanismo de regulação da expressão gênica
     mediado pela densidade celular
Histórico
Anos 60: Bioluminescência bacteriana
Anos 70: Luminescência associada ao crescimento



                                     AUTO-INDUÇÃO




                        Nealson, K.H.; Platt, T.; Hastings, J. W. (1970)
                        Cellular control of the synthesis and activity of the
                        bacterial luminescence system. J. Bacteriol.,
                        104:313–322.
1981: Descrição do auto-indutor de Vibrio fischeri
      Ativação dos genes lux  luminescência


Anos 90: Descoberta de outros auto-indutores
      Ubiq       uidade do Quorum Sensing



1994: Primeiro “review” abordando o tema
      Fuqua, W.C.; Winans, S.C.; Greenberg, E.P. (1994) Quorum sensing in
      bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional
      regulators. J. Bacteriol., 176:269-275.
             Quorum sensing
Processo de comunicação celular mediado pela
densidade populacional, que promove a ativação
ou repressão de vários genes, levando a novos
fenótipos
         Bioluminescência
         Formação de biofilmes
         Produção de antibióticos
         Esporulação
         Competência
         Expressão de genes de virulência
         Transferência de DNA
      Sistemas de quorum sensing

1) Mediado por acil homoserina lactonas -
   Gram negativos
2) Mediado por peptídeos - Gram positivos
3) Sistema AI-2 - Gram positivos e negativos
4) Outros sinais - Quinolonas em vesículas
1) Mediado por acil homoserina lactonas - Gram
   negativos (LuxI/LuxR)

    Bioluminescência de V. fischeri
Herring, P. (2002) Marine microlights: the luminous marine bacteria. Microbiol. Today,
29:174-176.
Herring, P. (2002) Marine microlights: the luminous marine bacteria. Microbiol. Today,
29:174-176.
Outros exemplos (mais de 70 espécies)




 Henke, J.M. & Bassler, B.L. (2004) Bacterial social engagements. Trends Cell Biol., 14:648-656.
Dois sistemas de quorum sensing em P. aeruginosa
         Resposta temporalmente ordenada




  Henke, J.M. & Bassler, B.L. (2004) Bacterial social engagements. Trends Cell Biol., 14:648-656.
Genes ativados por LasI/R:
Elastase, Exotoxina A, Protease alcalina, Hemolisina,
Catalase, Neuraminidase, Rhamnolipídeo


Genes ativados por RhlI/R:
Elastase, Protease alcalina, Hemolisina, Piocinanina,
Rhamnolipídeo
         Importância do Quorum sensing na resistência de
          biofilmes de P. aeruginosa aos antimicrobianos.
   Em verde: células vivas
   Em vermelho: células mortas




Webb, J.S.; Givskov, M.; Kjelleberg, S. (2003) Bacterial biofilms: prokaryotic adventures in
multicellularity. Curr. Op. Microbiol., 6:578–585.
2) Mediado por peptídeos - Gram positivos
                 Quorum sensing e a virulência de
                     Staphylococcus aureus




Podbielski, A. & Kreikemeyer, B. (2004) Cell density - dependent regulation: basic
principles and effects on the virulence of Gram-positive cocci. Int. J. Infect. Dis., 8:81-95.
Quorum sensing e a virulência de
    Staphylococcus aureus
        Genes regulados pelo RNA III




,  e -toxinas
TSST-1
                       Proteína A
Enterotoxinas B e C
                       Proteinas lig. à fibronectina
Estafiloquinase
                       Coagulase
Lipases
DNase
Outros exemplos




Henke, J.M. & Bassler, B.L. (2004) Bacterial social engagements. Trends Cell Biol., 14:648-656.
3) Sistema AI-2 - Gram positivos e negativos

     Comunicação entre diferentes espécies




    AI-2 - diéster de furanosil borato
Ativação de genes de virulência
    EPEC: 6X
    EHEC: 3X
    AI-2 produzido pela microbiota normal

Formação de biofilmes mistos
Quinolonas - Pseudomonas aeruginosa




       2-heptil-3-hidroxi-4-quinolona (PQS);
Dois sistemas de quorum sensing em P. aeruginosa
         Resposta temporalmente ordenada




  Henke, J.M. & Bassler, B.L. (2004) Bacterial social engagements. Trends Cell Biol., 14:648-656.
  Quorum sensing como alvo de novos
        agentes terapêuticos
1. Delisea pulchra - produção de análogos de
   AHLs, favorecendo a degradação dos AI
   bacterianos.
2. Produção de lactonases, acilases.
3. Inibição da síntese de auto-indutor
4. Interferência por outros auto-indutores
Zhang, L.H. and Dong, Y.H. (2004) Quorum sensing and signal interference: diverse
implications. Mol. Microbiol., 53:1563-1571.
Bauer, W.D.; Mathesius, U.; Teplitski, M. (2005) Eukaryotes deal with bacterial
quorum sensing. ASM News, 71:129-135.
Aplicações práticas

Cerca de 100 pedidos de patentes associadas ao
quorum sensing (2004)
•Terapêuticas: tratamento de doenças cardíacas
•Industriais: antibióticos, pigmentos.
•Análogos de AIs: tratamento de infecções com
antagonistas de AI, redução da formação de
biofilmes.

				
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posted:12/13/2011
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