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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.10.2013.tde-27112013-105415
Document
Author
Full name
Danielly Gonçalves Wolff
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Barbosa, Ângela Silva (President)
Elias Junior, Waldir Pereira
Ferreira Neto, José Soares
Title in Portuguese
Caracterização do fator de elongação Tu (EF-Tu) de Leptospira: aspectos relacionados à colonização e evasão ao sistema complemento do hospedeiro
Keywords in Portuguese
Leptospira
Evasão imune
Fator de Elongação Tu
Plasminogênio
Abstract in Portuguese
A leptospirose é uma zoonose causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira. A doença representa um grave problema de saúde pública nos países tropicais subdesenvolvidos. Mais de 500.000 casos graves de leptospirose são notificados a cada ano e a taxa de mortalidade excede 10% (World Health Organization, 1999). Os roedores são o principal reservatório urbano da doença, e eliminam leptospiras viáveis no meio ambiente ao longo de toda a vida. As bactérias entram no hospedeiro por abrasões na pele ou por membranas mucosas e rapidamente se espalham pelo organismo atingindo vários órgãos. A identificação de mecanismos de invasão e de evasão imune apresentados por leptospiras patogênicas é extremamente relevante e tem sido alvo de pesquisas recentes desenvolvidas por vários grupos. Nesse contexto, a caracterização funcional de proteínas de membrana externa de Leptospira, principais alvos de interação com moléculas do hospedeiro, é de grande importância. O Fator de Elongação Tu (EF-Tu), uma proteína bacteriana abundante envolvida na síntese protéica, pertence à categoria das proteínas conhecidas como "moonlighting". Tais moléculas possuem a capacidade de exercer mais de uma função e, normalmente, localizam-se em diferentes compartimentos da célula. Há relatos de que EF-Tu de agentes patogênicos possa atuar como um fator de virulência. No presente trabalho, demonstrou-se que EF-Tu de Leptospira está localizado na superfície da bactéria e possui funções adicionais, sendo receptor para moléculas presentes no plasma do hospedeiro. Tal proteína interage com vários componentes da matriz extracellular e também com plasminogênio, de maneira dosedependente. Resíduos de lisina são importantes para essa interação. Plasminogênio ligado a EF-Tu é convertido em sua forma ativa, plasmina, que, por sua vez, é capaz de clivar os substratos naturais C3b e fibrinogênio. EF-Tu de Leptospira também se liga a Fator H, principal regulador da via alternativa do sistema complemento, e este mantém sua atividade funcional ao agir como co-fator de Fator I na clivagem de C3b. O potencial imunoprotetor de EF-Tu em modelo animal foi avaliado, tendo em vista o alto grau de conservação da proteína em diferentes espécies de Leptospira. EF-Tu não conferiu proteção significativa e, portanto, não deve ser considerado como um candidato vacinal contra a leptospirose. Em suma, EF-Tu de Leptospira deve contribuir para o processo de invasão e evasão ao sistema imune inato do hospedeiro, inativando o sistema complemento. Tanto quanto é do nosso conhecimento, essa é a primeira descrição de uma proteína "moonlighting" em Leptospira.
Title in English
Characterization of elongation factor Tu (EF-Tu) Leptospira: aspects related to colonization and evasion of the host complement system
Keywords in English
Leptospira
Elongation Factor Tu
Immune evasion
Plasminogen
Abstract in English
Leptospirosis is a zoonosis caused by pathogenic bacteria from the genus Leptospira. The disease represents a serious public health problem in underdeveloped tropical countries. More than 500,000 cases of severe leptospirosis are reported each year, with mortality rates exceeding 10% (World Health Organization, 1999). Rodents are the main urban reservoir of the disease, shedding viable leptospires throughout their lives in the environment. Leptospires infect hosts through small abrasions in the skin or mucous membranes and they rapidly disseminate to target organs. The identification of invasion mechanisms and immune evasion strategies employed by pathogenic leptospires is of great relevance. In this context, functional characterization of leptospiral outer membrane proteins, which represent the main targets for interaction with host molecules, is extremely important. The elongation factor Tu (EF-Tu), an abundant bacterial protein involved in protein synthesis, has been shown to display moonlighting activities. Known to perform more than one function at different times or in different places, it is found in several subcellular locations in a single organism, and may serve as a virulence factor in a range of important human pathogens. In this work we demonstrate that Leptospira EF-Tu is surface-exposed and performs additional roles as a cell-surface receptor for host plasma proteins. It interacts with several extracellular matrix components and also binds plasminogen in a dose-dependent manner. Lysine residues are critical for this interaction. Bound plasminogen is converted to active plasmin, which, in turn, is able to cleave the natural substrates C3b and fibrinogen. Leptospira EF-Tu also acquires Factor H (FH), the main soluble regulator of the alternative pathway of the complement system. FH bound to immobilized EF-Tu displays cofactor activity, mediating C3b degradation by Factor I (FI). Given the wide distribution of EF-Tu among Leptospira species, its immunoprotective potential was evaluated in an animal model. EF-Tu was not able to afford significant immunoprotection, and might not be considered a vaccine candidate against leptospirosis. In conclusion, EF-Tu may contribute to leptospiral tissue invasion and complement inactivation. To our knowledge, this is the first description of a leptospiral protein exhibiting moonlighting activities.
 
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Publishing Date
2013-12-04
 
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