Diversity and functional analysis of Rap-Phr systems from Bacillus cereus group

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dc.contributor.advisorVilas-Bôas, Gislayne Fernandes Lemes Trindade [Orientador]pt_BR
dc.contributor.authorCardoso, Priscilla de Freitaspt_BR
dc.contributor.bancaLereclus, Didierpt_BR
dc.contributor.bancaMahillon, Jacquespt_BR
dc.contributor.bancaPontes, Rose Gomes Monnerat Solon dept_BR
dc.contributor.bancaSlamti, Leylapt_BR
dc.contributor.bancaFazion, Fernanda Aparecida Pirespt_BR
dc.contributor.bancaPereira, Luiz Filipe Protasiopt_BR
dc.contributor.coadvisorLereclus, Didier [Coorientador]pt_BR
dc.coverage.spatialLondrinapt_BR
dc.date.accessioned2024-05-01T15:17:07Z
dc.date.available2024-05-01T15:17:07Z
dc.date.created2019.00pt_BR
dc.date.defesa25.04.2019pt_BR
dc.description.abstractResumo: 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 thuringiensispt_BR
dc.description.abstractother1Abstract: The Bacillus cereus group of Gram positive spore forming bacteria is comprised by eight species that are able to colonize several ecological niches The most important species are B cereus, a ubiquitous soil bacterium and an opportunistic pathogen; B thuringiensis, an entomopathogen widely used as biopesticide; and B anthracis, the causative agent of anthrax Even if they present different phenotypes, they are genetic closely related and their main virulence factors are encoded on plasmids The infectious cycle of B thuringiensis in the insect larvae is regulated by the sequential activation of quorum sensing systems from the RNPP family Among them, the Rap-Phr was extensively studied in B subtilis but just punctually in B cereus group species The Rap-Phr systems were shown to regulate various bacterial processes, including the sporulation The objective of this study was to analyze the Rap-Phr systems in the B cereus group, regarding their distribution, location and diversity to achieve an overview of these systems in these bacteria Moreover, their possible involvement in the control of the sporulation process was predicted based on structural data described for RapH in B subtilis The rap genes, always associated with a phr gene, were present in all 49 studied strains with an average of six rap-phr genes per strain and 3% were located on plasmids Comparison among B cereus and B thuringiensis strains revealed that the last one harbors six-fold more plasmid rap-phr system then the former Moreover, phylogenetic closer strains possess a similar profile of rap-phr genes Interestingly, 32% of the Rap proteins were predicted to inhibit sporulation and these proteins were preferentially located on plasmids and therefore in B thuringiensis strains This prediction was partially validated by sporulation efficiency assays suggesting that residues identified in B subtilis as involved in the phosphatase activity are conserved but not sufficient to predict the sporulation function Then, the plasmid-borne Rap63-Phr63 system from pAW63 plasmid of B thuringiensis HD73 strain was further studied The Rap63 protein moderately inhibits the sporulation and delays the expression of SpoA-regulated genes Rap63 is counteracted by its cognate Phr63 peptide, which mature form corresponds to the C-terminal end of the pro-peptide Sporulation assays in insect larvae suggest a synergistic activity of Rap63-Phr63 and Rap8-Phr8 (from pHT8_1 of B thuringiensis HD73 strain) systems on sporulation efficiency Despite the similarities of Phr63 and Phr8 no cross-talk was found between these two systems, confirming their specificity Altogether, these results reveal the high diversity of the Rap-Phr systems in the B cereus group and highlight the relevance of the plasmid-borne systems to cell development Therefore, the results demonstrated the importance of the plasmids in the adaptation and the survival of these bacteria, especially for B thuringiensispt_BR
dc.description.notesTese (Doutorado em Genética e Biologia Molecular) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecularpt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/16945
dc.languagepor
dc.relation.coursedegreeDoutoradopt_BR
dc.relation.coursenameGenética e Biologia Molecularpt_BR
dc.relation.departamentCentro de Ciências Biológicaspt_BR
dc.relation.institutionnameAgroParisTech (Paris, França)pt_BR
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecularpt_BR
dc.subjectBacillus thuringiensispt_BR
dc.subjectPlasmídeospt_BR
dc.subjectBacillus cereuspt_BR
dc.subjectEsporos bacterianospt_BR
dc.subjectBacillus thuringiensispt_BR
dc.subjectPlasmidspt_BR
dc.subjectBacillus cereuspt_BR
dc.subjectBacterial sporespt_BR
dc.titleDiversity and functional analysis of Rap-Phr systems from Bacillus cereus grouppt_BR
dc.typeTesept_BR

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