Quorum Sensing

Ana ClaraElisa

João LucasRicardo

O que é?

• Uma Regulação Gênica• Depende da densidade populacional• Controle da expressão gênica• Regulação de atividades fisiológicas• Produção e detecção de autoindutores• Intra e interespécies• Possibilita as bactérias formarem

comunidades complexas.

Funcionamento

• QS : AIs e receptores específicos• AIs receptores expressão de genes• Comunicação intraespecífica, interespecíficas

e até em familias diferentes• Comportamento multicelular• Facilita a adaptação

Quorum Sensing

• Primeiro em Vibrio fischeri• Simbionte de animais marinhos Acyl-HSL Produção de luciferase

Importância• Fundamental em vários processos:– interações com organismos superiores – regulação da virulência– formação do biofilme– regulação da expressão de genes

Importância

• Regular interações entre bactérias e hospedeiros

• População de bactérias patogênicas grande Infecção

AIs Síntese de fatores de virulência

Biofilme

• Fator de patogenicidade. • Comunidades microbianas associadas com

várias superfícies. • Aumenta a resistência a agentes

antibacterianos Sobrevivência• QS tem grande papel na formação de

biofilme.

Doenças infecciosas

• QS alvo da droga

Sistema QS

Bactérias patogênicas em nãopatogênicas

Mecanismos Moleculares• A regulação do QS é melhor estudada para o

operon lux de Vibrio fischeri. • Dois sistemas que funcionam em paralelo no

controle da expressão do operon luxCDABE.• Acyl- HSL (AI-1) e outro autoindutor

desconhecido (AI-2)

Mecanismos Moleculares• Tem sido mais estudada em Pseudomonas

aeruginosa e Burkholderia cepacia .• Muitos genes de P. aeruginosa são ativados

por dois sistemas de QS LasI-LasR e RhlI-RhlR.– LasI 3OC12-HSL– RhlI C4-HSL

3OC12 -HSL• Afeta diretamente o organismo hospedeiro.• Interage com os componentes do sistema

imunológico modulando a resposta imune

• Suprime a proliferação de linfócitos e a diferenciação de células T• Reduz a produção do fator alfa de necrose tumoral e interleucina 12.

Comunicação• B. cepacia e P aeruginosa pulmões• Comunicação interespecífica Patogenicidade

de B. Cepacia

Uma bactéria pode regular a produção de seus próprios fatores de

patogenicidade utilizando AI sintetizada por outra bactéria

QS em Gram Positivas• Os AIs são peptideos(AIP)• AIPs não se difundem na membrana celular• Fosforilação /desfosforilação em cascata.

Quinase sensora

PProteína

regulatória DNATranscrição

do gene alvo

Peptídeos Auto-indutores (AIPs)• Quatro grupos de S. aureus sintetizam AIP

diferentes• Cada AIP ativa o receptor cognato e suprime a

ativação das proteínas do receptor dos outros três grupos

• AIP purificada do grupo 2 de S. aureus suprime a virulência de S. aureus em um grupo de camundongos infectados.

Antipatogênicos

• Agentes de inibição de QS antipatogênicas• Não exercem um efeito bactericida ou

bacteriostático• Não criam a pressão seletiva

As funções dos sistemas de QS podem ser supressionadas de

várias formas.

Inibição de QS• SAM é utilizada como substrato na síntese de

AHLs e AI-2 • Diversos SAM análogos inibem a síntese de

AHL em P. aeruginosa

Análogos de SAM inibem especificamente a síntese de Al em sistemas QS bacterianos sem afetar

enzimas eucarióticas.

Inibição de QS

• Antagonistas de AI prejudicam a ligação com às proteínas do receptor.

• Inibidores competem com AHLs. • Os inibidores são estruturalmente similares ao

AHL e interagem com o sitio AHL da proteína do receptor sem ativá-lo.

• Estes compostos ligam-se com diversas regiões da proteína receptora.

Inibição de QS

• Antagonista natural de AI, derivado de furanona

• Dellsea puichra produz vários derivados halogenados furanos

Inibição de QS• Bactérias e eucariotos dipeptídeos cíclicos

Acredita-se que dipeptídeos cíclicos também interajam com os sítios de ligação

de AHL a ligação das proteínas do receptor.

Degradação de AHL• É uma promessa de tratamento de infecção

bacteriana. • Enzimas de bactérias ou organismos

superiores• Lactonases clivam o anel de homosserina

lactona.

Degradação de AHL• Lactonases que hidrolisam AHL Bacilos • Proteína AiiA ( gene aiiA)

Gene aiiA

ClonadoErwinia carotovora

As plantas transgênicas expressando aiiA bacteriano e provaram ser muito menos sensível à infecção por

E. carotovora

Degradação de AHL• Eucariontes mecanismos que degradam

AHL

• A linha de pesquisa sugere que o organismo humano é protegido contra infecções bacterianas através da degradação de AHL.

Células epiteliais respiratórias de

humanos

Inativam AHL de P. aeruginosa

Conclusões • QS regula vários processos em bactérias• Afeta alguns processos em eucariontes• Eucariontes podem ter estratégias para

prevenir invasão de patógenos ao suprimir o sistema QS.

• Nova área de pesquisa• Novas drogas antibacterianas

Referências • Bassler, L. B. How bacteria talk to each other:

regulation of gene expression by quorum sensing. Current Opinion in Microbiology, n. 2, p. 582-587, 1999.

• Khmel, I. A. e Metlitskaya , A.Z. Quorum sensing regulation of gene expression: a promissing target for drugs against bacterial pathogenicity. Molecular Biology, vol. 40, n.2, p. 169-182, 2006.