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Title: Comunicação inter-específica e o seu efeito na taxa de mutação
Authors: Afonso, Bruno Alexandre Caetano
Advisor: Xavier, Karina
Dionísio, Francisco, 1971-
Keywords: Bacteriologia
Sinalização
Escherichia coli
Teses de mestrado
Issue Date: 2009
Abstract: As bactérias são capazes de sinalizar entre diferentes espécies pela produção e libertação de um sinal de comunicação inter-específica, o autoindutor-2 (AI-2). No entanto, a função deste sistema conhece-se em poucas espécies. Em Escherichia coli, a produção de AI-2 activa a expressão do operão lsr, o qual regula a internalização e processamento do sinal. Nenhuma outra função é conhecida para o AI-2 nesta espécie. Foi demonstrado anteriormente que a E. coli remove o AI-2 do meio ambiente, sendo assim capaz de interferir no ciclo de virulência de Vibrio cholerae. Porém, o benefício do sistema do AI-2 em E. coli nunca foi quantificado. Neste trabalho, os custos da ausência de AI-2 e de genes fundamentais do operão lsr nesta espécie foram determinados in vitro por ensaios de competição e tais custos, embora baixos, são significativos, o que sugere que em E. coli este sistema confere um benefício. Nesta espécie, a internalização e o processamento do AI-2 pelo sistema lsr leva à produção do composto mutagénico metilglioxal, o que levou à hipótese de o AI-2 aumentar a taxa de mutação. A confirmar-se, o AI-2 poderia ser fulcral no potencial adaptativo de populações da espécie ao ambiente, ao aumentar a variabilidade genética por mutação. Tal hipótese foi apoiada por dados preliminares que mostravam que a estirpe selvagem tinha uma taxa de mutação três vezes superior à das estirpes mutantes no sistema do AI-2. Porém, a hipótese foi aqui testada com testes de flutuação e foi rejeitada. Foi também utilizado o método de Jones, optimizado por Gerrish, que permitiria o uso de um algoritmo alegadamente mais preciso de estimação da taxa de mutação, mas as estimações assim obtidas não foram suficientemente robustas para uma resposta conclusiva. Mesmo assim, pode-se concluir que o AI-2 dificilmente pode aumentar a taxa de mutação em E. coli.
Bacteria are capable of signalling between different species by production and release of an inter-species communication signal called autoinducer-2 (AI-2). Yet, the function of this system is only known in very few species. In Escherichia coli, AI-2 production activates the expression of the lsr operon, which regulates AI-2 uptake and processing. No functions other than these are known for AI-2 in this species. Previously, it was shown that E. coli removes AI-2 from the environment and hence interferes with the virulence cycle of Vibrio cholerae. However, the benefit of the AI-2 system in E. coli had never been quantified. Here, the costs of the absence of AI-2 and of fundamental genes of the lsr system were determined in this species by competition assays in vitro and those costs were found to be low, but significant, suggesting that E. coli gains benefits from this system. In this species, AI-2 internalization and processing via the Lsr system leads to the production of the mutagenic compound methylglyoxal. This has led to the hypothesis that AI-2 could increase mutation rate. If so, AI-2 could be of paramount importance on adaptive potential of populations of the species, increasing genetic variation by mutation. This hypothesis was supported by preliminary data showing that the wild-type strain had a mutation rate three-fold higher than mutants in AI-2 system. Yet, this hypothesis was tested here using fluctuation tests and it was rejected. The Jones method optimized by Gerrish was also tested, which should have implied the use of a more precise mutation rate estimation algorithm. Unfortunately, with this method the mutation rate estimations were not robust enough to effectively re-test the hypothesis. Even though, we can conclude that AI-2 can hardly affect mutation rate in E. coli.
Description: Tese de mestrado, Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento), 2009, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
URI: http://catalogo.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000571805
http://hdl.handle.net/10451/1462
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