A leptospirose é uma zoonose causada pela bactéria espiroqueta aeróbia do gênero Leptospira, sendo a Leptospira interrogans sorovar Copenhageni uma das maiores responsáveis pelos casos em seres humanos da doença no Brasil. Os sistemas Toxina-Antitoxina (TA) são amplamente distribuídos entre as espécies bacterianas. Este sistema é composto por uma toxina estável e uma antitoxina instável. Sob condições de estresse ocorre a ruptura do equilíbrio deste sistema e as toxinas são liberadas em maior quantidade, impactando moléculas chave em vários processos essenciais como a suspensão reversível do crescimento celular. Os módulos TA são classificados em tipos e famílias sendo que as VapBCs constituem a principal família TA, agrupada devido à homologia de um domínio PIN da toxina que atua como endoribonuclease. O banco de dados TADB mostra que a L. interrogans sorovar Copenhageni linhagem Fiocruz L1-130 possui quatro loci vapBCs, todos no cromossomo I. Em trabalho anterior, o módulo VapBC-3 foi caracterizado quanto aos seus aspectos bioquímicos e funcionais. Dando continuidade a estes estudos, este trabalho teve como principais objetivos avaliar a conservação dos módulos VapBC de L. interrogans sorovar Copenhageni em módulos homólogos a estes em genomas disponíveis de Leptospira spp e a clonagem, expressão, caracterização funcional do módulo de TA VapBC-4. Através dos estudos in sílico, observamos que o gene codificador da toxina vapC-4 estava presente em diferentes Leptospira ssp, demostrando estar bem distribuída entre estirpes de diferentes graus de patogenicidade. Os fragmentos dos genes vapB-4 , vapC-4 , e vapBC-4 foram amplificados e clonados com sucesso. A expressão das proteínas recombinantes foi realizada em E. coli BL21 (DE3), observando-se a presença da maior parte do módulo VapBC-4 e da proteína VapB-4 na fração insolúvel e da VapC-4 na fração solúvel, sendo que a proteína VapC-4 foi obtida com baixo rendimento quando comparada a antitoxina VapB-4, provavelmente por se tratar de uma toxina. As proteínas foram purificadas por IMAC. O efeito tóxico da VapC-4 em E. coli foi avaliado pela cinética de crescimento, indicando que as bactérias que expressam VapC-4 tiveram um crescimento lento quando comparadas às estirpes que expressam VapB-4 e o módulo VapBC-4, sugerindo que VapC-4 pode ter efeito tóxico em E. coli, corroborando com as características atribuídas aos sistemas TA na literatura. Os módulos TA de Leptospira permanecem, em sua maior parte, pouco estudados. Recentemente, trabalhos ao redor do mundo têm identificado como estas toxinas impactam em diversos processos metabólicos, principalmente na adaptação e defesa bacteriana, mas as condições em que isto ocorre e suas inter-relações são questões a serem esclarecidas. Os estudos funcionais de TA são úteis para entender a fisiologia e patologia bacteriana, destacando a necessidade de identificação e caracterização de novos TA.

The leptospirosis is a zoonosis caused by the aerobic spirochete bacteria of genus Leptospira, being Leptospira interrogans sorovar Copenhageni the major responsible for the illness in human beings in Brazil. The Toxin-Antitoxin (TA) system is largely distributed among the bacterial species. This system is composed by a stable toxin and an unstable antitoxin. The balance of the system breaks under stress and toxins are released in larger quantities, impacting key molecules to many essential processes such as cellular growth reversible cessation. The TA modules are classified in types and families and VapBCs are the main TA family, grouped due to the homology of the toxins PIN domain which acts as endoribonuclease. TADB data base shows that L. interrogans sorovar Copenhageni, Fiocruz L1-130 lineage possess four loci vapBCs, all in chromosome I. In a previous study, VapBC-3 module was characterized in its biochemical and functional aspects. Continuing such studies, this thesis had as its main purposes to evaluate the conservation of VapBC modules of L. interrogans sorovar Copenhageni in equivalent modules and in available genomes of Leptospira spp and the cloning, expression, functional characterization of TA VapBC-4 module. Through in silico studies, it has been observed that the codifying gene of vapC-4 gene was present in different types of Leptospira ssp, evincing its well distribution among strains of various pathogenic degrees. Fragments of vapB-4, vapC-4, e vapBC-4 genes were successfully amplified and cloned. The expression of recombining proteins was realized in E. coli BL21 (DE3). The presence of most part of VapBC-4 module and VapB-4 protein was noted in the insoluble fraction and of VapC-4 in soluble fraction. The VapC-4 protein was obtained in low outputs if compared to the VapB-4 antitoxin, probably because it is a toxin. The proteins were purified by IMAC. The toxic effect of VapC-4 in E. coli was evaluated by the growth kinetics, indicating that bacteria which express VapC-4 has a slow growth when compared to the strains which express VapB-4 module, this suggests VapC-4 may have a toxic effect in E. coli, which corroborated to TA systems characteristics attributed by the literature. Leptospira TA modules remain mainly unstudied. Recently, studies around the globe have identified how such toxins affect various metabolic processes, especially in bacterial defense and adaptation, however the conditions in which this occurs and its inter relations are yet to be clarified. The functional TA studies are useful to understand the bacterial pathology and physiology, clarifying the necessity of identification and characterization of new TA.