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dc.contributor.authorPaiva, Aline Dias
dc.date.accessioned2015-03-26T12:51:00Z-
dc.date.available2014-04-04
dc.date.available2015-03-26T12:51:00Z-
dc.date.issued2011-07-28
dc.identifier.citationPAIVA, Aline Dias. Mode of action and immunostimulatory effects of bovicin HC5, a bacteriocin produced by Streptococcus bovis HC5. 2011. 190 f. Tese (Doutorado em Associações micorrízicas; Bactérias láticas e probióticos; Biologia molecular de fungos de interesse) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2011.por
dc.identifier.urihttp://locus.ufv.br/handle/123456789/1563-
dc.description.abstractBovicina HC5 é um lantibiótico do tipo A produzido por Streptococcus bovis HC5, uma bactéria gram-positiva anaeróbia, isolada do rúmen de bovinos. Bovicina HC5 é um peptídeo de 2449 Da, anfifílico e positivamente carregado, com amplo espectro de atividade e que contém um padrão de anéis de lantionina semelhante ao encontrado em nisina, a bacteriocina mais conhecida. Resultados prévios indicaram que bovicina HC5 promove a liberação de potássio intracelular e a depleção de ATP intracelular nas células sensíveis, sendo que essa atividade é aumentada em condições de pH ácido. Entretanto, a atividade antimicrobiana de bovicina HC5 persiste mesmo em valores de pH alcalinos, o que sugere que bovicina HC5 possa ter outro mecanismo de ação juntamente com a depleção de potássio e ATP. Ainda que bovicina HC5 tenha sido caracterizada como uma bacteriocina efetiva e de amplo espectro antimicrobiano, a segurança para sua aplicação in vivo permanece limitada em função de poucas informações relacionadas ao mecanismo de ação aos efeitos imunoestimulatórios de bovicina HC5. Além disso, embora algumas estirpes de S. bovis sejam genética e fisiologicamente distintas de isolados patogênicos envolvidos em infecções em humanos, os efeitos da administração de S. bovis HC5 a modelos animais ainda não foram estudados. Neste trabalho, o mecanismo de ação de bovicina HC5 foi elucidado, tendo como foco o papel do Lipídeo II, sendo também avaliados os efeitos morfológicos e imunoestimulatórios de bovicina HC5 e S. bovis HC5 após administração oral a camundongos BALB/c. Utilizando membranas modelo artificiais de diferentes composições lipídicas e ensaios de permeabilidade foi possível determinar que o xxviLipídeo II, um importante precursor da síntese da parede celular em bactérias, é utilizado como alvo específico de bovicina HC5 em células bacterianas sensíveis. A atividade de formação de poros de bovicina HC5 foi claramente dependente da espessura da membrana e pode ser detectada somente em membranas finas. Bovicina HC5 foi capaz de recrutar moléculas de Lipídeo II em estruturas semelhantes a poros, e de sequestrar moléculas de Lipídeo II em domínios, inibindo a síntese da parede celular bacteriana. Em seguida, a interação entre bovicina HC5 e Lipídeo II foi examinada utilizando espectroscopia de fluorescência do triptofano e dicroísmo circular. A presença de Lipídeo II alterou a orientação de bovicina HC5 em membranas lipídicas, de paralelo para perpendicular em relação à superfície da membrana, e a estrutura secundária de bovicina HC5 foi também significativamente alterada após interação com Lipídeo II. A interação de bovicina HC5 com Lipídeo II foi altamente estável, ocorrendo mesmo em pH 2,0. De acordo com esses resultados, bovicina HC5 possui mecanismo de ação semelhante ao da nisina, embora algumas diferenças em relação à capacidade de formação de poros e interação com Lipídeo II tenham sido demonstradas. Os efeitos da administração oral de bovicina HC5 e S. bovis HC5 (células viáveis e mortas após tratamento térmico) a sistemas modelos animais foram também avaliados. A administração oral de bovicina HC5 por 58 dias a camundongos BALB/c resultou em reduzido ganho de peso e alterações no intestino delgado, embora nenhuma mudança fisiológica tenha sido detectada no intestino. Um aumento da expressão relativa de TGF-β, INF-γ e IL-12 no intestino delgado foi observado após administração de bovicina HC5. Importantes alterações histológicas e morfométricas foram detectadas no intestino dos animais tratados com S. bovis HC5. A produção de citocinas no intestino também foi alterada após administração oral de S. bovis HC5, e o padrão de expressão de citocinas diferiu entre células vivas e mortas após tratamento térmico. Um aumento na expressão relativa de IL-12 e INF-γ foi observado em animais que receberam células viáveis de S. bovis HC5, enquanto um aumento na expressão relativa de IL-5, IL-13 e TNF-α foi detectado em animais tratados com células de S. bovis HC5 mortas após tratamento térmico. Esses resultados indicam que a administração oral de bovicina HC5 causou alterações morfológicas no intestino delgado de camundongos BALB/c, sendo capaz de estimular o sistema imune em nível local. A administração oral de S. bovis HC5 resultou em alterações histológicas e morfométricas no intestino, havendo diferenças distintas na atividade imunoestimulatória de células vivas e mortas de S. bovis HC5.pt_BR
dc.description.abstractBovicin HC5 is a Type A lantibiotic produced by Streptococcus bovis HC5, an anaerobic gram-positive bacterium isolated from the bovine rumen. Bovicin HC5 is a positively charged amphiphilic peptide of 2449 Da, with a broad spectrum of activity, and contains a similar pattern of lanthionine rings found in nisin, the most well known bacteriocin. Previous results indicated that bovicin HC5 promotes the release of intracellular potassium and the depletion of intracellular ATP from target cells, and this activity is enhanced in acidic pH. However, the antimicrobial activity of bovicin HC5 persists even at more alkaline pH values, which suggests that bovicin HC5 could have another mechanism of action besides the depletion of potassium and ATP. Even though bovicin HC5 has been characterized as an effective and broad-spectrum bacteriocin, the safety for application in vivo is still limited by the lack of information regarding the mechanism of action and immunostimulatory effects of bovicin HC5. Moreover, although bovine S. bovis strains are genetically and physiologically distinct from pathogenic isolates implicated in human infections, the effects of the administration of S. bovis HC5 to animal models are yet to be studied. In this work, we elucidated the mechanism of action of bovicin HC5, focusing on the role of Lipid II, and evaluated the morphologic and immunostimulatory effects of bovicin HC5 and S. bovis HC5 after oral administration to BALB/c mice. Using artificial model membranes of different phospholipid compositions and permeability assays, we determined that Lipid II, the essential bacterial cell wall precursor, is the specific target of bovicin HC5 in sensitive bacterial cells. The pore-forming activity of bovicin HC5 was clearly dependent on the xxviiimembrane thickness, and could be detected only in thin membranes. Bovicin HC5 was able to recruit Lipid II molecules as a pore-like structure and sequestered Lipid II into domains, inhibiting the bacterial cell wall biosynthesis. The interaction between bovicin HC5 and Lipid II was further examined using tryptophan fluorescence and circular dichroism spectroscopy. The presence of Lipid II changed the orientation of bovicin HC5 in lipid membranes from parallel to perpendicular with respect to the membrane surface, and the secondary structure of bovicin HC5 was significantly changed upon binding to Lipid II. The interaction of bovicin HC5 with Lipid II was highly stable, occurring even at pH 2.0. According to these results, bovicin HC5 has a primary mode of action similar to nisin, although some differences regarding the pore formation and interaction with Lipid II were demonstrated. The effects of the oral administration of bovicin HC5 and S. bovis HC5 (viable and heat-killed cells) to an animal model system were also evaluated. The oral administration of bovicin HC5 for 58 days to BALB/c mice resulted in low weight gain and some impairment of small intestine, although no physiological changes have been detected in small intestine. An increase of TGF-β, INF-γ and IL-12 relative expression in the small intestine occurred upon administration of bovicin HC5. Regarding the effects caused by S. bovis HC5, important histological and morphometric alterations were observed in the intestine of the treated animals. The cytokine production was altered in the intestine after oral administration of S. bovis HC5 and differed between live and heat-killed cells. An increase in the relative expression of IL-12 and INF-γ was observed in animals that received viable S. bovis HC5 cells, while an increase in IL-5, IL-13 and TNF-α relative expression was detected in mice treated with heat-killed S. bovis HC5 cells. These results indicate that oral administration of bovicin HC5 caused morphological alterations in the small intestine of BALB/c mice, and was able to stimulate the host immune system, at local level. The oral administration of S. bovis HC5 resulted in histological and morphometric alterations in the intestine, and there was a distinguishable difference in the immunostimulatory activity of live and heat-killed S. bovis HC5 cells.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Viçosapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectBovicina HC5por
dc.subjectStreptococcus bovis HC5por
dc.subjectLiipídeo IIpor
dc.subjectEfeitos morfológicospor
dc.subjectExpressão de citocinaspor
dc.subjectBovicin HC5eng
dc.subjectStreptococcus bovis HC5eng
dc.subjectLipid IIeng
dc.subjectMorphological effectseng
dc.subjectExpression of cytokineseng
dc.titleMecanismo de ação e efeitos imunoestimulatórios de bovicina HC5, uma bacteriocina produzida por Streptococcus bovis HC5por
dc.title.alternativeMode of action and immunostimulatory effects of bovicin HC5, a bacteriocin produced by Streptococcus bovis HC5eng
dc.typeTesepor
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6496294850014934por
dc.contributor.advisor-co1Paula, Sérgio Oliveira de
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767540P4por
dc.contributor.advisor-co2Pereira, Maria Cristina Baracat
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780021E6por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.departmentAssociações micorrízicas; Bactérias láticas e probióticos; Biologia molecular de fungos de interessepor
dc.publisher.programDoutorado em Microbiologia Agrícolapor
dc.publisher.initialsUFVpor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOSSANIDADE::MICROBIOLOGIA AGRICOLApor
dc.contributor.advisor1Mantovani, Hilário Cuquetto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4727026Z7por
dc.contributor.referee1Drummond, Regina Maria Nardi
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9907101433477319por
dc.contributor.referee2Moreira, Maria Aparecida Scatamburlo
dc.contributor.referee2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4797678J6por
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