Diversity and functional analysis of Rap-Phr systems from Bacillus cereus group
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Resumo: O grupo Bacillus cereus é formado por oito espécies de bactérias Gram positivas esporulantes que podem colonizar diversos nichos ecológicos As espécies mais importantes do grupo são B cereus, bactéria ubíqua do solo e patógeno oportunista; B thuringiensis, entomopatógeno amplamente utilizado como biopesticida; e B anthracis, agente etiológico do antraz Embora apresentem fenótipos diferentes, essas espécies são próximas geneticamente e seus principais fatores de virulência são codificados por plasmídeos O ciclo infeccioso de B thuringiensis na larva de inseto é regulado pela ativação consecutiva de sistemas de quorum sensing da família RNPP Dentre eles, o sistema Rap-Phr foi amplamente estudado em B subtilis, porém apenas pontualmente explorado nas espécies do grupo B cereus Os sistemas Rap-Phr regulam vários processos fisiológicos bacterianos, inclusive a esporulação O objetivo deste estudo foi analisar os sistemas Rap-Phr no grupo B cereus, com intuito de conhecer sua distribuição, localização e diversidade a fim de obter um panorama desses sistemas neste grupo Além disso, o possível envolvimento desses sistemas no controle do processo de esporulação foi predito com base nos dados estruturais descritos para RapH de B subtilis Genes rap, sempre associados a um gene phr, estão presentes em todas as 49 linhagens estudadas com uma média de seis alelos rap-phr por linhagem e 3% dos sistemas estão localizados em plasmídeos As linhagens de B thuringiensis possuem seis vezes mais sistemas Rap-Phr plasmidiais do que as linhagens de B cereus Ademais, linhagens filogeneticamente próximas apresentam um perfil similar de genes rap-phr Um terço das proteínas Rap foram preditas como inibidoras da esporulação e estas proteínas estão preferencialmente localizadas em plasmídeos e, portanto, em linhagens de B thuringiensis A predição foi parcialmente validada por ensaios de esporulação sugerindo que os resíduos identificados pelo envolvimento na atividade de fosfatase em B subtilis são conservados no grupo B cereus, porém não são suficientes para predizer a função sobre a esporulação Em seguida, o sistema Rap63-Phr63 codificado pelo plasmídeo pAW63 da linhagem B thuringiensis HD73 foi caracterizado A proteína Rap inibe moderadamente a esporulação e retarda a expressão de genes regulados por SpoA Rap63 é inibida por seu peptídeo cognato Phr63, cuja forma madura corresponde à extremidade carboxi-terminal do pro-peptídeo Ensaios de esporulação em larvas de inseto sugerem uma atividade sinérgica dos sistemas Rap63-Phr63 e Rap8-Phr8 (do plasmídeo pHT8_1 da linhagem B thuringiensis HD73) sobre a esporulação Apesar da similaridade entre Phr63 e Phr8 não foi observado cross-talk entre os dois sistemas, confirmando sua especificidade Desta forma, o conjunto dos resultados demonstra a grande diversidade dos sistemas Rap-Phr no grupo B cereus e destaca o impacto de sistemas plasmidiais no desenvolvimento destas bactérias Consequentemente, reforça a importância dos plasmídeos na adaptação e sobrevivência dessas espécies, particularmente em B thuringiensis
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Palavras-chave
Bacillus thuringiensis, Plasmídeos, Bacillus cereus, Esporos bacterianos, Bacillus thuringiensis, Plasmids, Bacillus cereus, Bacterial spores