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Tipo: Tese
Título: Respostas fisiológicas e moleculares de Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 aos estresses ácido e por sais biliares
Physiological and molecular responses in Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 to acid and bile salts stress
Autor(es): Ferreira, Alessandra Barbosa
Abstract: O presente trabalho teve por objetivo estudar as respostas fisiológicas e morfológicas de células de Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 aos estresses ácido e por sais biliares, alem de identificar e realizar análises filogenética e de expressão de genes possivelmente relacionados a esses estresses. Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 não cresce em caldo MRS pH 3,5 entretanto, células mantidas neste meio por quatro horas toleram o estresse ácido, como demonstrado por curvas de sobrevivência. A maior tolerância da bactéria aos sais biliares mistos e a menor ao ácido glicodeoxicólico são características de L. delbrueckii UFV H2b20 submetida a estes estresses, em estudo in vitro. A análise da morfologia das células por Microscopia de Força Atômica (MFA) mostrou que os estresses ácido e por sais biliares provocaram alterações na morfologia da célula - a superficie da parede se apresentou rugosa com acentuada redução na dimensão correspondente à altura, em todas as condições de estresse testadas. Em conjunto, os resultados demonstram caracteristicas de respostas fisiológicas de L. delbrueckii UFV H2b20 aos estresses ácido e por sais biliares desejáveis e necessárias em bactéria probiótica, ou seja, resistir e sobreviver em condições similares às prevalecentes no trato gastrointestinal (TGI) de humanos. Os genes clpP, clpE, clpL e cle de L. delbrueckii UFV H2b20, cujos produtos pertencem ao complexo proteolítico Clp apresentaram alta identidade de sequência, variando de 96 a 97 % com as de Lactobacillus delbreuckii subsp. bulgaricus ATCC 11842. As árvores filogenéticas reconstruídas por Inferência Bayesiana mostraram os genes clpP, clpL e clpE agrupados com os de L. delbreuckii subsp. bulgaricus ATCC 11842. As exposições das células aos meios MRS pH 3,5, MRS contendo O,l % de sais biliares mistos e a MRS contendo O,l % de ácido glicodeoxicólico por 30 e 60 minutos aumentaram a expressão dos quatro genes, enquanto a exposição a ácido taurodeoxicólico aumentou apenas a do gene clpL. Considerando o envolvimento dos genes clpP, clpL, clpE e cle nas respostas aos estresses ácido e por sais biliares infere-se que a atividade do complexo proteolítico Clp pode representar mecanismo de reparo e/ou degradação de proteínas danificadas pelas condições de estresse analisadas neste estudo. Os genes codificadores de ornitina descarboxilase e de permease de aminoácido identificados em L. delbrueckii UFV H2b20 agruparam na reconstrução filogenética com os de L. delbreuckii subsp. bulgaricus ATCC 11842, sendo de 96 a 98 % a identidade das sequências. O aumento da expressão do gene que codifica a ornitina descarboxilase após a exposição das células por 30 e 60 minutos em MRS pH 3,5, meio rico, mostra o envolvimento deste gene na resposta ao estresse ácidoem L. delbrueckii UFV H2b20 e evidencia que a proteína codificada por esse gene é a envolvida na regulação do pH intracelular. Sugere- se a descarboxilação de aminoácidos como mecanismo de adaptação à condição de acidez do meio. Com o estudo da expressão dos genes spx, dps e pax, todos envolvidos no estresse oxidativo em L. delbrueckii H2b20, caracterizou-se base molecular envolvida no fenômeno de proteção cruzada in vitro ao constatar-se a sobreposição e a inespecificidade de genes aos estresses investigados. Particularmente, o aumento da expressão do gene dps após exposição das células aos meios MRS pH 3,5 e MRS contendo 0,1 % de ácido glicodeoxicólico foi interpretado como mecanismo de proteção do DNA a acidez interna das células. No presente estudo, bases fisiológicas e moleculares que possibilitam a probiose por L. delbrueckii UFV H2b20 ficam esclarecidas no que tange à existência de mecanismos para sobrevivência e persistência em condições presentes no TGI de humanos.
The objective of this work was to study the physiological and morphological responses of Lactobacillus delbrueckiz' UFV H2b20 to acid and bile salts stress and to identify and accomplish phylogenetic and expression analysis of genes related to these stress. Lactobacz'llus delbrueckiz' UFV H2b20 does not grown MRS broth pH 3.5, however, cells treated in this medium for four hours tolerate acid stress, as demonstrated bysurvivalcurves. This bacterium is more tolerant to mixed bile salts and less tolerant to glycodeoxycolic. Analysis of cell morphology by atomic force microscopy (AFM) showed that acid stress and bile salts caused changes in cell morphology - the wall surface became rough and reducted in height, in all stress conditions tested. The results demonstrate that L. delbrueckz'z' UFV H2b20 may resist similar conditions prevailing in the gastrointestinal tract of humans. The genes clpP, clpE, clpL and cle of L. delbrueckz'z' UFV H2b20, whose products belong to the Clpproteolytic complex showed high sequence identity, ranging from 96 to 97% with those of Lactobacillus delbreuckiz' subsp.bulgaricus ATCC 11842. Phylogenetic treesreconstructedbyBayesian inferenceshowedthegenes clpP, clpE and clpL grouped with the genes of L.delbrueckii subsp. bulgaricus ATCC 11842. The expression increase of the clpP, clpE, clpL and clegenesin L. delbrueckz'z' UFV H2b20 in response to acid and bile salts stress was observed after 30 and 60 minutes. The exposure of cells to MRS pH 3,5, MRS containing 0,1 % mixed mixed bile salts and MRS containing 0,1 % glycodeoxycolic acid for 30 and 60 minutes increased the expression of four genes, while exposure to taurodexycolic acid increased the expression of clpL alone. The involvement of clpP, clpE, clpL and cle in the responses to acid stress and bile salts showed that the activity of the Clp proteolytic complex may represent the mechanism of repair and/or degradation of proteins damaged by the stress conditions analyzed in this study. The genes encoding ornithine decarboxylase and amino acid permease identified in L. delbrueckz'z' UFV H2b20 grouped in phylogenetic reconstruction with those of L. delbreuckiz' subsp. bulgarz'cus ATCC 11842, with 96 to 98% identity of sequences. The expression of the gene encoding omithine decarboxylase increased after exposing the cells for 30 and 60 minutes in MRS pH 3.5, a rich medium, an evidence of the involvement of this gene in acid stress response in L. delbrueckiz' UFV H2b20 and also that the protein encoded by this gene is involved in the regulation of intracellular pH. It is suggested that the decarboxylation of amino acids as a mechanism for adaptation to acid stress. The molecular basis of the cross protection phenomenon was characterized by the expression of pr, dps and pox, all involved in oxidative stress response. There are overlaps and inespecifity in the expression of those genes to stress investigated. The increased in dps expression following exposure to pH 3.5 to 0,1 % glycodexycolic acid was interpreted as a DNA protective mechanism to low internal cell acidity. In this study, physiological and molecular basis that enable probiose in L. delbrueckz'z' UFV H2b20 are clarified with regard to the existence of mechanisms for survival and persistence under conditions present in the human gut.
Palavras-chave: Lactobacillus
Probióticos
Regulação de expressão gênica
Genômica
Nutrição
CNPq: Microbiologia Agrícola
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6294
Data do documento: 29-Mar-2011
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