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Tipo: Tese
metadata.dc.title: Mecanismos moleculares de toxicidade do ditelureto de difenila em cepas de Escherichia coli e efeito antimicrobiano em Drosophila melanogaster
metadata.dc.title.alternative: Molecular mechanisms of diphenyl ditelluride (PhTe)2 toxicity in Escherichia coli strains and antimicrobial potential in a model of infection in Dosophila melanogaster
Autor(es): Pinheiro, Franciane Cabral
Primeiro Orientador: Prigol, Marina
Coorientador: Zaha, Arnaldo
Resumo: O ditelureto de difenila (PhTe)2 é um composto orgânico de telúrio, com propriedades anti e pro-oxidantes, as quais são dose-dependente. Estudos em diferentes modelos demonstraram seu potencial citotóxico, mutagênico, genotóxico, neurotóxico e teratogênico, tendo o mecanismo de ação toxicológica associado à capacidade de reagir com grupos tiol de moléculas biologicamente relevantes. Compostos de telúrio são nocivos a microrganismos, isso em decorrência da geração de espécies reativas de oxigênio, que levam ao estresse oxidativo. Em microrganismo como a Escherichia coli o aumento das espécies reativas de oxigênio (ERO) desencadeia uma resposta ao estresse oxidativo que ativa os sistemas de defesas antioxidantes regulado pelos agentes transcricionais OxyR, que regula a expressão de genes induzíveis por peróxido de hidrogênio H2O2 e SoxS que regula o sistema de transcrição que responde às espécies geradoras de superóxido. O objetivo central deste estudo foi avaliar os mecanismos moleculares de toxicidade do (PhTe)2, em células de Escherichia coli (DE3)RIL, e investigar o efeito antimicrobiano do (PhTe)2, através de modelo alternativo de infecção bacteriana por Escherichia coli em Drosophila melanogaster. No artigo 1, demonstramos que a exposição de cepas Escherichia coli ao (PhTe)2 causou efeitos toxicológicos, aumentando os níveis de espécies reativas, da peroxidação lipídica e carbonilação de proteína e a redução dos níveis de tiois não proteicos, nas concentrações de 6, 12 e 24µg/ml. A atividade de enzimas antioxidantes catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD), foram aumentadas nas concentrações de 12 e 24µg/ml, já na concentração de 6µg/ml, apenas a enzima SOD, teve alteração de sua atividade. A análise da expressão gênica, demonstrou a ativação positiva dos reguladores de resposta ao estresse oxidativo soxS e oxyR e os genes de resposta antioxidante gnd, katG, sodA e sodB, ocorreu na concentração mais alta (24µg/ml), já nas concentrações de 6 e 12µg/ml a expressão foi suprimida ou permaneceu na linha de base. Associamos seu potencial toxicológico, ou parte deste, à oxidação de grupos tiol e à formação de espécies reativas, demonstrando por meio da modulação dos reguladores soxS e oxyR e dos genes de resposta antioxidante gnd, katG, sodA e sodB, a resposta ao estresse 7 causado por sua exposição. Tendo em vista o potencial toxicológico do (PhTe)2 em cepas de Escherichia coli, no manuscrito 1, buscamos avaliar o efeito antimicrobiano do composto (PhTe)2, através do uso de modelo de infecção por de Escherichia coli em Drosophila melanogaster. Os achados deste estudo demonstram que o (PhTe)2 é seguro para o uso em modelo de infecção, foi determinada a segurança do composto através da concentração letal LC50= 44,12µM para o tempo máximo de exposição de 48 horas, avaliou-se se o composto alterava o comportamento das moscas através dos testes de geotaxia negativa e campos aberto, como resultado observou-se que o (PhTe)2 não alterou o comportamento das moscas. Após avaliar a segurança do composto no modelo, determinou-se a concentração de 10 µM, como a concentração a ser utilizada na avaliação microbiológica, e a exposição máxima de 48 horas. Para determinar o potencial antimicrobiano do composto em modelo de infecção bacteriana, utilizou-se o modelo de infecção oral, onde moscas axênicas foram criadas em ambiente asséptico, e expostas por um período de 18- 24 horas. A exposição à bactéria se deu por via oral, onde as moscas após um período de fome, obtiveram como fonte de alimento apenas solução bacteriana pelo tempo de 24 horas, após este período os grupos de tratamento foram expostos ao (PhTe)2 na concentração de 10 µM. Os resultados da avaliação microbiológica, foram obtidos após os tempos de 0, 3, 6, 12, 24 e 48 horas, estes resultados demostraram que o composto é capaz de reduzir significativamente as taxas de contaminação bacteriana, quando comparamos com as moscas que apenas foram expostas a infecção oral. Este estudo elucidou o mecanismo toxicológico do (PhTe)2 em cepas de Escherichia coli, e demonstrou seu potencial antimicrobiano do composto frente a um modelo alternativo de infecção oral de Drosophila melanogaster por Escherichia coli.
Abstract: Diphenyl ditelluride (PhTe)2 is a dose-dependent organic tellurium compound with antiand pro-oxidant properties. Studies have demonstrated its cytotoxic, mutagenic, genotoxic, neurotoxic and teratogenic potential, in different models, with the toxicological mechanism of action associated with the ability to react with thiol groups of biologically relevant molecules. Tellurium compounds are harmful to microorganisms, due to the generation of reactive oxygen species, which lead to oxidative stress. In microorganisms such as Escherichia coli, the increase in reactive oxygen species (ROS) trigger responses to oxidative stress that activate antioxidant defense systems regulated by transcriptional agents OxyR, which regulates the expression of genes inducible by hydrogen peroxide H2O2 and SoxS o which regulates the transcriptional system that responds to superoxide-generating species. The aim of this study was to evaluate the molecular mechanisms of (PhTe)2 toxicity in Escherichia coli (DE3)RIL cells, and to investigate the antimicrobial effect of (PhTe)2 through an alternative model of bacterial infection by Escherichia coli in Drosophila melanogaster. In article 1, we demonstrated that the exposure of Escherichia coli strains to (PhTe)2 caused toxicological effects, increasing the levels of reactive species, lipid peroxidation and protein carbonylation and the reduction of non-protein thiols levels, in concentrations of 6, 12 and 24µg/ml. The activity of antioxidant enzymes catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) were increased at concentrations of 12 and 24µg/ml, while at a concentration of 6µg/ml, only the SOD enzyme had an alteration in its activity. Gene expression analysis demonstrated positive activation of the oxidative stress response regulators soxS and oxyR and the antioxidant response genes gnd, katG, sodA and sodB, occurring at the highest concentration (24µg/ml), already at concentrations of 6 and 12µg/ml expression was suppressed or remained at baseline. We associate its toxicological potential, or part of it, to the oxidation of thiol groups and the formation of reactive species, demonstrating through the modulation of the soxS and oxyR regulators and the antioxidant response genes gnd, katG, sodA and sodB, the response to the stress caused for its exposure. In view of the toxicological potential of 9 (PhTe)2 in Escherichia coli strains, in manuscript 1, we sought to evaluate the antimicrobial effect of the compound (PhTe)2, using a model of oral infection by Escherichia coli in Drosophila melanogaster. Our findings demonstrated that (PhTe)2 is safe for use in an infection model. Of the flies through the negative geotaxis test and open fields, as a result we observed that (PhTe)2 did not change the behavior of the flies. After evaluating the safety of the compound in the model, we determined the concentration of 10 µM, as the concentration to be used in the microbiological evaluation, and the maximum exposure of 48 hours. To determine the antimicrobial potential of the compound in a bacterial infection model, we used the oral infection model, where axenic flies were reared in an aseptic environment, and exposed for a period of 18-24 hours. Exposure to the bacteria was given orally, after a starvation period, the flies were offered only a bacterial solution as a food source for 24 hours, after which the treatment groups were exposed to the compound. The results of the microbiological evaluation were obtained after the times of 0, 3, 6, 12, 24 and 48 hours, these results demonstrated that the compound is able to significantly reduce the rates of bacterial contamination, when compared with the flies that were only exposed to oral infection. This study elucidated the toxicological mechanism of (PhTe)2 in Escherichia coli strains, and demonstrated its antimicrobial potential of the compound against an alternative model of oral infection of Drosophila melanogaster by Escherichia coli.
metadata.dc.subject: Tellurium
(PhTe)2
Microorganisms
Antimicrobial
Drosophila melanogaster oxyR
Telúrio
SoxS
Microrganismos
Antimicrobiano
Drosophila melanogaster
OxyR
CNPQ: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Uruguaiana
Curso: Doutorado em Bioquímica
metadata.dc.identifier.citation: PINHEIRO, Franciane Cabral. Mecanismos moleculares de toxicidade do ditelureto de difenila em cepas de Escherichia coli e efeito antimicrobiano em Drosophila melanogaster . 81p. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Pampa, Uruguaiana, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/8304
metadata.dc.date.issued: 2022
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Franciane Cabral Pinheiro ate MAR 2025.pdf
Restrito até 2025-12-31
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