Characterization of AI-2 mediated Quorum Sensing in Fusobacterium nucleatum

Caracterización del Quorum Sensing mediado por AI-2 en Fusobacterium nucleatum

dc.contributorBittner-Ortega, Waldemar Mauricio
dc.contributorFuentevilla, José
dc.contributorUNIVERSIDAD ANDRES BELLO
dc.creatorFuentevilla-Morgado, Ignacio Andrés
dc.date2021-07-19T19:59:39Z
dc.date2022-08-23T12:55:12Z
dc.date2021-07-19T19:59:39Z
dc.date2022-08-23T12:55:12Z
dc.date2017
dc.date.accessioned2023-08-22T01:59:54Z
dc.date.available2023-08-22T01:59:54Z
dc.identifier21110906
dc.identifierhttps://hdl.handle.net/10533/249970
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8308687
dc.descriptionThe human microbiota is critical for the body and its characteristics in state o health or disease. These communities are highly organized, embedded in a matrix that provides protection to organisms within it. Phenotypic regulation systems have been described, the AI-2 molecule has been recognized as the universal communication system. This system is able to control different pathogenic phenotypes in organisms within the community. The best example of bacterial community is dental plaque, within which Fusobacterium nucleatum is fundamental in the development of periodontal disease. In addition, it has been linked to gastrointestinal disorders and has been listed as a key factor in the development of colon cancer. This bacterium is able to invade the epithelium and spread through the body, infecting organs as the brain, lungs, and cause pregnancy problems such as low birth weight and premature birth among others. One of the most important virulence factors of F. nucleatum is the ability to coaggregate or adheres, either to other bacteria, surface or tissues. In addition, is able to invade epithelial tissue, either in mouth or colon, and other cell types to spread across the body. During the passage of this bacterium through the different stages of the digestive tract, it will interact with established communities that will stimulate phenotypic adaptation. The aim of this thesis was to determine the relationship between the product of luxS gene of F. nucleatum and the regulation of the pathogenicity of the bacterium. Bioinformatics analysis and the functional verification of the luxS gene, which is in charge of the last enzymatic step of the synthesis of AI-2, were performed. The biological activity of the luxS gene prediction in the strain F0401 was determinate. The amount of AI-2 synthetized along the growth curve was quantified, finding a progressive accumulation as the population density increases until reaching equilibrium. The effect of glucose a tryptophan on the amount of AI-2 in supernatant was evaluated; no significant differences were found, discarding a possible self-regulation or internalization of the AI-2 molecule. Then, response of this bacterium to the AI-2 mediated stimulus was studied. There were no significant differences in regulation of phenotypes such as growth regulation, biofilm formation, coaggregation with other oral bacteria, proteolytic capacity or secreted proteins. However, concentrations of 6 µM were able to induce AI- 2 to either of the most common structures in the surface of the pathogen like LPS, OMPs or secreted proteins. Concluding that F. nucleatum has a functional AI-2 mediated communication system, which is able to induce adhesion and invasion in CACO-2 cells.
dc.descriptionLa microbiota humana es fundamental para el cuerpo en estado de salud o enfermedad. Estas comunidades son altamente organizadas, embebidas en una matriz que provee protección a los organismos dentro de ella. Se han descrito sistemas de regulación fenotípica asociados a la vida en comunidad, la molécula AI-2 ha sido reconocida como el sistema de comunicación universal. Este sistema es capaz de controlar diferentes fenotipos patógenos en organismos de la comunidad. El mejor ejemplo de comunidad bacteriana es la placa dental, dentro de la cual Fusobacterium nucleatum es fundamental en el desarrollo de la enfermedad periodontal. Además, ha sido relacionada a desordenes gastrointestinales e incluso ha sido catalogada como un factor clave dentro del desarrollo de cáncer de colon. Esta bacteria al atravesar la barrera epitelial es capaz de diseminarse y generar infecciones en órganos como el cerebro, pulmón y causar problemas de gestación como bajo peso al nacer y parto prematuro entre otros. Uno de los factores de virulencia de F. nucleatum más importantes, es la capacidad de coagregación o adherencia, ya sea a otras bacterias, superficies o tejidos. Además, es capaz de invadir el tejido epitelial, ya sea en boca o colon, y otros tipos celulares para diseminarse por el cuerpo. Durante el paso de esta bacteria por las distintas etapas del tracto digestivo, podrá interactuar con comunidades establecidas que estimularan una adaptación fenotípica. El objetivo de la tesis fue determinar la relación entre el producto del gen luxS de F. nucleatum y la regulación de la patogenicidad de la bacteria. Se realizó un análisis bioinformático y la comprobación funcional del gen luxS, encargado del último paso enzimático de la síntesis de AI-2. Se logró determinar la actividad biológica de la predicción del gen luxS propio del genoma de la cepa F0401. Se cuantificó la cantidad de AI-2 sintetizado a lo largo de la curva de crecimiento, encontrando una acumulación progresiva conforme aumenta la densidad poblacional hasta alcanzar un equilibrio. Se evaluó el efecto de glucosa y triptófano sobre cantidad de AI-2 en sobrenadante, no se encontraron cambios significativos, descartando una autoregulación negativa de la síntesis o internalización de AI-2. Posteriormente se estudió la respuesta de la bacteria al estímulo mediado por AI-2. No se encontraron diferencias significativas en la regulación de fenotipos como la regulación del crecimiento, la capacidad de formación de biopelículas, coagregación con otras bacterias orales y capacidad proteolítica de proteínas secretadas. Sin embargo, se encontró que concentraciones de 6 µM de AI-2 son capaces de inducir la capacidad de adherencia e invasión a células CACO-2 de F. nucleatum. Pero no se logró atribuir dicho efecto a alguna de las estructuras superficiales más comunes como LPS, OMPs ni proteínas secretadas. Concluyendo que F. nucleatum tiene un sistema de comunicación mediado por AI-2 funcional, el cual es capaz de inducir la adherencia e invasión en células CACO-2.
dc.formatapplication/pdf
dc.relationinstname: Conicyt
dc.relationreponame: Repositorio Digital RI2.0
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement//DOCTORADO NACIONAL AÑO 2011
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement//21110906
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/dataset/hdl.handle.net/10533/93488
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/
dc.subjectCiencias Naturales
dc.subjectCiencias de la Tierra y del Medio Ambiente
dc.subjectMicrobiología
dc.titleCharacterization of AI-2 mediated Quorum Sensing in Fusobacterium nucleatum
dc.titleCaracterización del Quorum Sensing mediado por AI-2 en Fusobacterium nucleatum
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.typeTesis


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