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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.17.2018.tde-18042018-111802
Document
Author
Full name
Kelly Cristina Martins Barroso
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2017
Supervisor
Committee
Silva Neto, José Freire da (President)
Malavazi, Iran
Galhardo, Rodrigo da Silva
Rocha, Rafael Silva
Title in Portuguese
Fatores de transcrição da família MarR e resistência a antibióticos em Chromobacterium violaceum
Keywords in Portuguese
Bombas de efluxo
Chromobacterium violaceum
Família MarR
Fatores de transcrição
Regulador EmrR
Resistência a antibióticos
Abstract in Portuguese
A resistência aos antibióticos é um problema de saúde pública global com sérias consequências para o tratamento de várias infecções bacterianas. Os fatores de transcrição da família MarR têm sido descritos controlando resistência a antibióticos e vários outros processos em bactérias. Neste trabalho, estudamos mecanismos de resistência a antibióticos em Chromobacterium violaceum, uma bactéria Gram-negativa ambiental que pode atuar como um patógeno oportunista em humanos. A estratégia envolveu a varredura de um painel de treze linhagens mutantes de fatores de transcrição da família MarR de C. violaceum disponíveis, por testes de susceptibilidade a 24 antibióticos. Estes ensaios revelaram que apenas o mutante ?emrR apresentou resistência aumentada ao antibiótico ácido nalidíxico em relação à linhagem selvagem. Esta resistência aumentada do mutante ?emrR ao ácido nalidíxico foi revertida em uma linhagem complementada deste mutante, conforme verificado por ensaios de viabilidade, ensaios de difusão em disco e concentração inibitória mínima (MIC). O fenótipo de diminuída produção de violaceína deste mutante, observado em meio líquido, também foi complementado. Além disso, foi realizado o isolamento de mutantes espontâneos de C. violaceum resistentes a ácido nalidíxico com mutação pontual em emrR. Os ensaios de microarranjo de DNA mostraram que EmrR reprime algumas dezenas de genes, incluindo o operon emrCAB, o qual codifica a bomba de efluxo EmrCAB. Os ensaios de Northern blot confirmaram que o EmrR reprime o operon emrCAB, e que a expressão desta bomba é induzida por salicilato, mas não outros compostos, como ácido nalidíxico ou brometo de etídeo. Os ensaios de alteração de mobilidade eletroforética (EMSA) mostraram que a proteína EmrR purificada se liga diretamente às 8 regiões promotoras de emrR, emrCAB e vários outros genes do regulon EmrR, para exercer uma regulação negativa direta sobre esses genes. Um mutante nulo ?emrCAB foi obtido, mas a ausência desta bomba de efluxo não tornou C. violaceum mais susceptível ao ácido nalidíxico, sugerindo que ela é importante somente em condições nas quais é induzida. Estas condições indutoras talvez incluam estresse oxidativo, uma vez que enzimas antioxidantes são parte do regulon de EmrR e a proteína EmrR formou dímeros covalentes na presença de agentes oxidantes in vitro. Portanto, nossos dados revelam que mutações pontuais ou moléculas como salicilato abolem a atividade repressora do fator de transcrição EmrR sobre o operon emrCAB, levando a superexpressão da bomba de efluxo EmrCAB e aumentando a resistência ao ácido nalidíxico em C. violaceum.
Title in English
MarR family transcription factors and antibiotic resistance in Chromobacterium violaceum
Keywords in English
Antibiotic resistance
Chromobacterium violaceum
Efflux pumps
EmrR regulator
Transcription factors; MarR family
Abstract in English
Antibiotic resistance is a global public health problem with serious consequences for the treatment of various bacterial infections. MarR family transcription factors have been described controlling antibiotic resistance and several other processes in bacteria. In this work, we studied mechanisms of antibiotic resistance in Chromobacterium violaceum, an environmental Gramnegative bacterium that can act as a human opportunistic pathogen. The strategy involved a screening of an available collection of thirteen C. violaceum mutant strains of MarR family transcription factors, by susceptibility testing for 24 antibiotics. These assays revealed that only the ?emrR mutant showed increased resistance to the antibiotic nalidixic acid in relation to the wild-type strain. This increased resistance of the ?emrR mutant to nalidixic acid was reversed in a complemented strain of this mutant, as verified by viability, disk diffusion, and minimal inhibitory concentration (MIC) assays. The phenotype of decreased violacein production of this mutant, observed in a liquid medium, was also complemented. In addition, it was performed the isolation of spontaneous mutants of C. violaceum resistant to nalidixic acid with a point mutation in emrR. DNA microarray assays showed that EmrR represses a few dozen of genes, including the emrCAB operon, which encodes the EmrCAB efflux pump. Northern blot assays confirmed that EmrR represses the emrCAB operon and that the expression of this pump is induced by salicylate, but not other compounds, such as nalidixic acid or ethidium bromide. Electrophoretic mobility shift assays (EMSA) showed that the purified EmrR protein binds directly to the promoter regions of emrR, emrCAB and several other genes of the EmrR regulon, to exert a direct negative regulation of these genes. A ?emrCAB null mutant strain was obtained, but the absence of this efflux pump did not make C. violaceum more susceptible to nalidixic acid, suggesting that it is important only under conditions in which it is induced. These inducing conditions may include 10 oxidative stress since antioxidant enzymes are part of the EmrR regulon and the EmrR protein has formed covalent dimers in the presence of oxidizing agents in vitro. Therefore, our data reveal that point mutations or molecules such as salicylate abolish the repressive activity of the EmrR transcription factor on the emrCAB operon, causing overexpression of the EmrCAB efflux pump and increasing the resistance to nalidixic acid in C. violaceum.
 
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Publishing Date
2018-07-12
 
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