S. epidermidis putative toxin-antitoxin module mazEF: the role in VBNC formation and impact on the immune system

Staphylococcus epidermidis é um microrganismo comensal que habita na pele e membranas mucosas dos seres humanos e outros mamíferos, mas que pode atuar como um agente patogénico oportunista, especialmente em pacientes imunocomprometidos e em bebés prematuros. Os principais fatores de virulência de S. epidermidis são a sua reduzida suscetibilidade a antibióticos e a sua capacidade de formação de biofilmes e de evasão à resposta do sistema imunitário. Os biofilmes estão também associados à recorrência de infeções, o que pode estar relacionado com a presença de células viáveis mas não-cultiváveis (CVNC) na sua composição. Um anterior estudo identificou o operão mazEF, descrito como um potencial sistema toxina-antitoxina (TA), como um possível regulador da ocorrência de CVNC em biofilmes de S. epidermidis. De forma a determinar o papel do mazEF na modulação do estado CVNC e o seu impacto noutros aspetos de virulência, construímos e caracterizamos duas estirpes mutantes sem o operão mazEF. Um modelo in vitro previamente desenvolvido para modular a indução do estado CVNC em biofilmes foi validado com as nossas estirpes e conseguimos também induzir a formação de células CVNC em culturas planctónicas, sendo este fenómeno de alguma forma regulado pela densidade celular. Surpreendentemente, ao compararmos a estirpe mutante de mazEF com a estirpe selvagem, não foram encontradas diferenças na indução do estado CVNC quer em biofilmes, quer em culturas planctónicas. Uma vez que homólogos do operão mazEF foram identificados como sistemas TA, os mutantes foram complementados com outro plasmídeo onde a expressão do mazEF foi regulada por um promotor induzível, permitindo assim determinar se a indução da toxina levaria à morte celular. Contudo, sob as condições experimentais utilizadas, a expressão destes genes não levou à morte celular, sugerindo, assim, que o homólogo de mazEF não funciona como um sistema TA nas estirpes testadas. Estudámos também o impacto do mazEF noutras características de virulência, incluindo a sobrevivência a antibióticos ou à ação bactericida do sangue e plasma humanos e a resposta de células dendríticas e macrófagos a infeções com as estirpes de S. epidermidis 1457. Dos fatores testados, apenas uma menor suscetibilidade à rifampicina e uma atividade metabólica distinta após tratamento com tetraciclina foram observados no mutante, levando-nos a concluir que o homólogo de mazEF tem um impacto pouco significativo no potencial de virulência das estirpes de S. epidermidis aqui usadas.

Name thesis:degree_name

Tese de doutoramento em Engenharia Biomédica

Grantor

Universidade do Minho

Year dc:date.issued

2022

Author dc:creator

• Gaio, Vânia Silva

Advisors dc:contributor.advisor

• Cerca, Nuno
• França, Ângela Maria Oliveira Sousa
• Vilanova, Manuel

• Biofilmes
• CVNC
• Fatores de virulência
• Manipulação genética
• mazEF
• Biofilms
• Gene manipulation
• VBNC
• Virulence factors

Statement dc:rights

• openAccess

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

eng

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/1822/78646

OAI record oai:identifier

http://repositorium.sdum.uminho.pt/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=dim&identifier=oai%3Arepositorium.uminho.pt%3A1822%2F78646