Bacteriófago T12 - Bacteriophage T12

Bacteriófago T12
Classificação de vírus e
(não classificado): Vírus
Reino : Duplodnaviria
Reino: Heunggongvirae
Filo: Uroviricota
Classe: Caudoviricetes
Pedido: Caudovirales
Família: Siphoviridae
Vírus:
Bacteriófago T12

O bacteriófago T12 é um bacteriófago que infecta a espécie bacteriana Streptococcus pyogenes . É uma espécie proposta da família Siphoviridae na ordem Caudovirales (vírus com estrutura cabeça-cauda). Ele converte uma cepa inofensiva de bactéria em uma cepa virulenta. Ele carrega o spe gene A que códigos para eritrogênica toxina A. speA é também conhecido como estreptococos piogénica exotoxina A, escarlatina toxina A, ou mesmo scarlatinal toxina. Observe que o nome do gene " spe A" está em itálico; o nome da toxina "speA" não está em itálico. A toxina eritrogênica A converte uma cepa inofensiva e não virulenta de Streptococcus pyogenes em uma cepa virulenta por meio da lisogenia , um ciclo de vida caracterizado pela capacidade do genoma de se tornar uma parte da célula hospedeira e ser mantido de forma estável por gerações. Os fagos com ciclo de vida lisogênico também são chamados de fagos temperados . O bacteriófago T12, membro proposto da família Siphoviridae, incluindo bacteriófagos portadores de spe A relacionados , também é um fago prototípico para todos os fagos de Streptococcus pyogenes portadores de spe A , o que significa que seu genoma é o protótipo para os genomas de todos esses fagos de S. piogenes . É o principal suspeito como causador da escarlatina, doença infecciosa que atinge crianças pequenas.

Descoberta e mais pesquisas

A possibilidade de envolvimento de bacteriófagos na produção de speA foi introduzida pela primeira vez em 1926, quando Cantacuzene e Boncieu relataram que cepas não virulentas de S. pyogenes foram transformadas em cepas virulentas por meio de algum elemento transferível. Frobisher e Brown relataram resultados semelhantes em 1927 e, em 1949, os relatórios foram confirmados por Bingel. Mais tarde, em 1964, Zabriskie relatou que o fago T12 poderia causar a produção de spe por lisogenia em cepas das quais ele se tornou parte. Em 1980, Johnson, Schlievert e Watson foram capazes de confirmar isso e mostrar que o gene para a produção de speA foi transferido de cepas de bactérias toxigênicas para cepas não toxigênicas por meio da lisogenia. Em seu experimento, todas as colônias bacterianas produtoras de toxinas transformadas eram lisogênicas, ou seja, continham o gene T12. Além disso, nenhuma das colônias contendo o genoma T12 foi negativa para speA e, portanto, concluiu-se que todos os lisógenos produziram a toxina. No entanto, McKane e Ferretti relataram em 1981 que um mutante espontâneo do fago T12 induziu a produção de speA de forma virulenta. Esse mutante, o bacteriófago T12cp1, entrou no ciclo lítico , um ciclo de vida em que a célula hospedeira é destruída. Em 1983, Johnson e Schlievert publicaram um mapa do genoma T12, revelando também que três rodadas de empacotamento ocorrem no genoma. No ano seguinte, Johnson e Schlievert e Weeks e Ferreti também descobriram, independentemente, que o bacteriófago T12 carrega o gene estrutural para speA. Em 1986, Johson, Tomai e Schlievert mapearam o local de fixação (attP) para T12 adjacente ao gene spe A e estabeleceram que todas as cepas bacterianas que produzem a toxina carregam o próprio fago T12 ou um bacteriófago intimamente relacionado. E, finalmente, em 1997, McShan e Ferretti publicaram que encontraram o segundo local de fixação (attR) para T12, ao mesmo tempo em que revelaram em outra publicação, que também foi creditada a Tang, que o bacteriófago T12 se insere em um gene que codifica um tRNA de serina no host.

Genoma

Arranjo de genes conhecidos do bacteriófago T12 após integração do cromossomo do fago no cromossomo S. pyogenes . Caixa verde: cromossomo do fago; linha preta: cromossomo bacteriano. As setas indicam a direção da transcrição do gene; setas vermelhas: arranjo dos genes spe A e int ; setas rosa: orientação do gene de serina tRNA no qual o fago se integra. A região codificadora do gene da serina tRNA permanece intacta mesmo após a integração do fago.

O mapa físico do genoma T12 foi considerado circular com um comprimento total de 36,0 kb. O genoma do fago é relatado como portador do gene spe A, que é um segmento de 1,7 kb do genoma do fago T12 flanqueado pelos locais SalI e HindIII .

O gene da integrase do fago (int) e o local de fixação do fago (attp) estão localizados logo acima do gene speA no genoma do fago. O bacteriófago T12 se integra ao cromossomo de S. pyogenes por recombinação específica do local na alça anticódon de um gene que codifica para o tRNA da serina. O sítio de fixação bacteriano (attB) tem uma sequência de 96 pares de bases homóloga ao sítio de fixação do fago e está localizado na extremidade 3 'do gene tRNA de modo que a sequência codificadora do gene tRNA permanece intacta após a integração do profago . O Phage T12 é o primeiro exemplo de um fago de um host gram-positivo de baixo conteúdo de GC que usa esse tipo de site de integração.

Papel na patogênese

Doenças como escarlatina e síndrome do choque tóxico estreptocócico são causadas por cepas estreptocócicas lisogenizadas que produzem speA. As doenças são respostas sistêmicas às espécies que circulam no corpo.

escarlatina

A escarlatina , também conhecida como escarlatina , é assim chamada por causa da erupção vermelha brilhante característica que causa. É mais comum em crianças entre quatro e oito anos de idade.

sinais e sintomas

O primeiro estágio da escarlatina é tipicamente estreptocócica ( faringite estreptocócica ), caracterizada por dor de garganta, febre, dor de cabeça e, às vezes, náusea e vômito. Em dois a três dias, isso é seguido pelo aparecimento de uma erupção eritematosa difusa com textura de lixa. A erupção aparece primeiro no pescoço, depois se espalha para o tórax, costas e extremidades do corpo. Uma saburra branca amarelada cobre a língua, que posteriormente se desprende, deixando a língua com aspecto de morango e papilas inchadas. A erupção desaparece após cinco a seis dias do início da doença e é seguida por descamação da pele, principalmente nas mãos e nos pés.

Tratamento

A penicilina , um antibiótico , é a droga de escolha para o tratamento da escarlatina como para qualquer outra infecção por S. pyogenes . Para os alérgicos à penicilina, podem ser usados os antibióticos eritromicina ou clindamicina . No entanto, foi relatada resistência ocasional a esses medicamentos.

Síndrome do choque tóxico estreptocócico

Na síndrome do choque tóxico estreptocócico (StrepTSS), speA produzido por cepas estreptocócicas infectadas atua como um superantígeno e interage com monócitos humanos e linfócitos T , induzindo a proliferação de células T e produção de monocinas (por exemplo, fator de necrose tumoral α , interleucina 1 , interleucina 6 ) e linfocinas (por exemplo, fator de necrose tumoral β, interleucina 2 e interferon gama). Essas citocinas (TNFα, TNFβ) parecem mediar a febre, o choque e a falência orgânica característica da doença.

sinais e sintomas

Southern blot de DNA extraído de bactérias infectadas com bacteriófago T12.

Strep TSS é uma doença febril aguda que começa com uma síndrome semelhante a um vírus leve caracterizada por febre, calafrios, mialgia , diarreia, vômitos e náuseas e envolve uma infecção leve dos tecidos moles que pode progredir para choque, falência de múltiplos órgãos e morte .

Tratamento

Embora a penicilina seja um tratamento eficaz para infecções leves, é menos eficaz em casos graves. Tratamentos emergentes para estreptococos TSS incluem clindamicina e gamaglobulina intravenosa .

Detecção e eliminação

A presença do bacteriófago lisogênico T12 pode ser testada por meio de ensaios de placa se a cepa indicadora utilizada for suscetível ao fago sendo testado. Os ensaios de placa consistem em despejar uma solução de ágar mole com uma cepa indicadora em uma placa de ágar. A cepa indicadora deve ser uma cepa de bactéria que pode ser infectada pelo fago que precisa ser detectado. Depois de definir o ágar mole, as amostras que estão sendo testadas quanto à presença de fago são então semeadas nas placas de ágar mole. As placas são então incubadas durante a noite e verificadas quanto a clareiras (placas) no dia seguinte. Se o fago estiver presente, as cepas indicadoras serão infectadas e passarão pelo ciclo lisogênico normal enquanto as placas incubam e, em seguida, sofrem lise . A placa que determina se o fago está presente ou não é causada pela lise das cepas indicadoras. Os títulos das placas podem ser encontrados diluindo as amostras e contando as unidades formadoras de placas (PFUs).

Testes bioquímicos, como Southern blots, também podem ser usados ​​para detectar a speA que o fago produz a partir do gene spe A. Isso foi feito em pesquisas por Johnson, Tomai e Schlievert em 1985, isolando o DNA de cepas de estreptococos e executando uma digestão de restrição usando BglII . Depois que a digestão foi concluída, as amostras de DNA foram corridas em gel para separar o DNA. O DNA deste gel foi então transferido para papel de nitrocelulose e incubado com sondas específicas para speA. Uma imagem deste Southern blot pode ser vista neste artigo.

Os bacteriófagos são facilmente disseminados. Em exposições mais baixas, a luz ultravioleta pode aumentar a produção do fago T12 e do speA. Tempos mais longos de exposição aos raios ultravioleta podem matar o fago. A luz ultravioleta estressa as bactérias lisogênicas, fazendo com que os fagos se propaguem e rompam as células bacterianas hospedeiras. No caso de T12, a exposição à luz ultravioleta aumenta a propagação do bacteriófago T12 em 20 segundos de exposição. Após 20 segundos de exposição, a luz ultravioleta começa a matar o bacteriófago, danificando seu genoma .

Referências

  1. ^ NCBI: Bacteriófago T12 (espécie)
  2. ^ a b c d W. M. McShan; YF Tang; JJ Ferretti (1997). "Bacteriófago T12 de Streptococcus pyogenes integra-se no gene que codifica um ARNt de serina" . Molecular Microbiology . 23 (4): 719–28. doi : 10.1046 / j.1365-2958.1997.2591616.x . PMID  9157243 .
  3. ^ Stevens, Dennis L .; Tanner, Martha H .; Winship, Jay; Swarts, Raymond; Ries, Kristen M .; Patrick M. Schlievert; Edward Kaplan (6 de julho de 1989). "Infecções graves por estreptococos do grupo A associadas a uma síndrome semelhante ao choque tóxico e à escarlatina Toxina A". New England Journal of Medicine . 321 (1): 1–7. doi : 10.1056 / NEJM198907063210101 . PMID  2659990 .
  4. ^ a b P. L. Wagner; MK Waldor (2002). Bacteriophage control of bacterial virulence " . Infecção e imunidade . 70 (8): 3985–93. doi : 10.1128 / IAI.70.8.3985-3993.2002 . PMC  128183 . PMID  12117903 .
  5. ^ a b c d L. P. Johnson; MA Tomai; PM Schlievert (1986). "Envolvimento de bacteriófago na produção de exotoxina piogênica estreptocócica a do grupo a" . Journal of Bacteriology . 166 (2): 623–7. doi : 10.1128 / jb.166.2.623-627.1986 . PMC  214650 . PMID  3009415 .
  6. ^ a b c W. M. McShan; JJ Ferretti (outubro de 1997). "Diversidade genética em bacteriófagos temperados de Streptococcus pyogenes: identificação de um segundo local de fixação para fagos que carregam o gene da toxina eritrogênica A" . Journal of Bacteriology . 179 (20): 6509–11. doi : 10.1128 / jb.179.20.6509-6511.1997 . PMC  179571 . PMID  9335304 .
  7. ^ Ferretti, Joseph; S. Kay Nida (maio de 1982). "Phage Influence on the Synthesis of Extracellular Toxins in Group A Streptococci" . Infecção e imunidade . 36 (2): 745–750. doi : 10.1128 / iai.36.2.745-750.1982 . PMC  351293 . PMID  7044976 .
  8. ^ a b c Semanas CR, Ferretti JJ (1984). "O gene para o tipo de exotoxina estreptocócica (toxina eritrogênica) está localizado no bacteriófago T12" . Infecção e imunidade . 46 (2): 531–6. doi : 10.1128 / iai.46.2.531-536.1984 . PMC  261567 . PMID  6389348 .
  9. ^ a b c Johnson, LP; Schlievert, PM (1983). "Um mapa físico do genoma do bacteriófago T12 da exotoxina estreptocócica pirogênica do grupo A". Molecular & General Genetics . 189 (2): 251–5. doi : 10.1007 / BF00337813 . PMID  6304466 . S2CID  35443401 .
  10. ^ Johnson, LP; Schlievert, PM; DW Watson (abril de 1980). "Transferência da produção de exotoxina pirogênica estreptocócica do grupo A para cepas não-toxigênicas de conversão lisogênica" . Infecção e imunidade . 28 (1): 254–7. doi : 10.1128 / iai.28.1.254-257.1980 . PMC  550920 . PMID  6991440 .
  11. ^ L. McKane; JJ Ferretti (dezembro de 1981). "Interações fago-hospedeiro e a produção de exotoxina estreptocócica tipo A em estreptococos do grupo A" . Infecção e imunidade . 34 (3): 915–9. doi : 10.1128 / iai.34.3.915-919.1981 . PMC  350956 . PMID  7037644 .
  12. ^ a b Johnson LP, Schlievert PM (1984). "Grupo a fago estreptocócico T12 carrega o gene estrutural para exotoxina pirogênica tipo A". Molecular & General Genetics . 194 (1–2): 52–6. doi : 10.1007 / BF00383496 . PMID  6374381 . S2CID  12798342 .
  13. ^ a b Musser, JM; Hauser, AR; Kim, MH; Schlievert, PM; Nelson, K; Selander, RK (1 de abril de 1991). "Streptococcus pyogenes causando síndrome semelhante ao choque tóxico e outras doenças invasivas: diversidade clonal e expressão de exotoxina pirogênica" . Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América . 88 (7): 2668–72. Bibcode : 1991PNAS ... 88.2668M . doi : 10.1073 / pnas.88.7.2668 . PMC  51299 . PMID  1672766 .
  14. ^ a b "Febre escarlate" .
  15. ^ Dennis L. Stevens. "Streptococcus pyogenes (Grupo A β-hemolytic Streptococcus)" . Arquivado do original em 15/12/2012.
  16. ^ "Infecções estreptocócicas (S. pyogenes - estreptococos do Grupo A)" .
  17. ^ "Infecções estreptocócicas (estreptococos invasivos do grupo A)" . Arquivado do original em 06/11/2012.
  18. ^ Hackett, SP; Stevens, DL (maio de 1992). "Síndrome de choque tóxico estreptocócico: síntese de fator de necrose tumoral e interleucina-1 por monócitos estimulados com exotoxina pirogênica A e estreptolisina O.". The Journal of Infectious Diseases . 165 (5): 879–85. CiteSeerX  10.1.1.547.813 . doi : 10.1093 / infdis / 165.5.879 . PMID  1569337 .
  19. ^ a b c Dennis L. Stevens (2000). "Síndrome do choque tóxico estreptocócico associada à fasceíte necrosante". Revisão Anual de Medicina . 51 : 271–88. doi : 10.1146 / annurev.med.51.1.271 . PMID  10774464 .
  20. ^ Marie Panec. "Plaque Assay Protocols" . Microbe Library . American Society for Microbiology. Arquivado do original em 30 de novembro de 2012 . Página visitada em 28 de novembro de 2012 .
  21. ^ Ramirez E, Carbonell X, Villaverde A (2001). "A dinâmica de propagação de fagos em populações bacterianas clonais depende das características da célula fundadora" . Pesquisa Microbiológica . 156 (1): 35–40. doi : 10.1078 / 0944-5013-00087 . PMID  11372651 .
  22. ^ S. Atsumi; JW Little (2006). "Papel do repressor lítico na indução do fago lambda por profagos conforme analisado por uma abordagem de substituição de módulo" . Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América . 103 (12): 4558–63. Bibcode : 2006PNAS..103.4558A . doi : 10.1073 / pnas.0511117103 . PMC  1450210 . PMID  16537413 .
  23. ^ Zabriskie JB (1964). "O papel do bacteriófago temperado na produção de toxina eritrogênica por estreptococos do grupo a" . The Journal of Experimental Medicine . 119 (5): 761–80. doi : 10.1084 / jem.119.5.761 . PMC  2137738 . PMID  14157029 .

links externos