Genética e Patogenicidade Bacteriana

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Genética e Patogenicidade Bacteriana 
(fatores de virulência) 
Genética Bacteriana 
→ Cromossomo em cópia única, carga haploide 
• DNA + poliaminas (espermina e espermidina) 
→ Plasmídeo (facultativo) 
• Elemento genético extracromossômico 
• 1 a 5% do tamanho do cromossomo bacteriano 
• Não possuem genes vitais
 
 Alterações gênicas que levam ao 
aumento/aquisição da virulência 
 Mutação 
 
Mutações de ponto: mais frequentes 
 
Espontânea: mal pareamento de um nucleotídeo 
Induzida: há um interferente que induz a mutação 
• Exemplo: mutações no gene pmrB da bactéria 
Pseudomonas aeruginosa promovem diminuição da 
sensibilidade às polimixinas, pois a mutação neste 
gene leva a alteração da permeabilidade da superfície 
celular bacteriana a este antibiótico. 
Ou seja, a mutação nesse caso levou a uma maior 
resistência a antibiótico (polimixina). 
Mecanismo de recombinação entre 
moléculas de DNA 
→ Elementos transponíveis ou transposons 
(mobilidade)
 
Enzima transposase: corta o DNA nas extremidades da 
sequência de inserção e é capaz de fazer a integração 
desse fragmento de DNA em outro local do 
cromossomo 
 
• Exemplo: gene de resistência à tetraciclina tet(M), 
comumente localizado no transposon Tn916. Já 
encontrado em bactérias Gram positivas e Gram 
negativas, aeróbicas e aneróbicas, em nichos 
ambientais e biológicos. 
 
Mecanismos de transferência de DNA 
entre procariotos 
→ Transformação 
 
• Apenas algumas espécies são naturalmente 
competentes em fazer transformação, pois precisam 
conter mecanismos, proteínas e enzimas para que a 
recombinação de DNA exógeno aconteça 
• Transformação é a incorporação de um material 
exógeno solúvel no meio (proveniente de uma bactéria) 
• Para que uma bactéria seja capaz de fazer 
transformação é necessário que ela tenha: uma 
proteína de ligação ao material exógeno (ligada na 
parede celular, uma nuclease (enzima que faz a 
degradação de uma das fitas), proteínas de ligação ao 
DNA de fita simples (conduzem o fragmento de DNA 
fita simples para próximo do cromossomo bacteriano), 
proteínas RecA (responsáveis pela inserção do 
fragmento de DNA no cromossomo bacteriano) 
 
Exemplo: gene de resistência a penicilina de 
Streptococcus pneumoniae, adquirido naturalmente da 
espécie comensal S. viridans 
→ Conjugação
 
• Para acontecer, a conjugação precisa de: fator F 
(fragmento do plasmídeo), genes que capacitam o 
microrganismo a produzir o pilus sexual, contato físico 
entre duas bactérias (pilus sexual) 
• Bactérias que possuem o fator F são chamadas de 
F+ (fator F possibilita a passagem de uma cópia dele 
para outra célula bacteriana) 
 
Exemplo: enzima KPC (carbepenemase de Klebsiella 
pneumoniae) codificada pelo gene plasmidial blaKPC 
Resistência a vários tipos de antibióticos 
(betalactâmicos, quinolonas, polimixinas, 
aminoglicosídeos) 
→ Transdução 
 
• Bacteriófago: vírus que infecta bactéria e consegue 
levar fragmentos de DNA bacteriano de uma bactéria 
para outra (utilizado como uma forma de vetor) 
Mecanismos da patogênese 
• A “patogênese” microbiana inicia na adesão e 
colonização dos tecidos do hospedeiro pelos micro-
organismos. 
• Pode ocorrer invasão tecidual e celular 
• Crescimento e liberação de subprodutos do 
crescimento 
• O crescimento descontrolado do patógeno pode 
resultar danos ao hospedeiro (ex: produção de toxinas) 
e a resposta imune também pode causar danos 
• Evasão aos mecanismos de defesa, através da 
utilização de diversas estratégias (FATORES DE 
VIRULENCIA) para causar infecção. 
Fatores de virulência bacteriana 
• Estruturas celulares, produtos ou estratégias que 
contribuem para o aumento da capacidade da bactéria 
de causar doença. 
• São comumente codificados em ILHAS DE 
PATOGENICIDADE, grandes locais do cromossomo 
ou do plasmídeo 
• São codificados por sequências de genes que têm 
sua expressão “acionada” por estímulos (pH, 
temperatura, moléculas indutoras como a N-acetil-
homoserina-lactona) 
• Cápsula e camada limosa - evasão a fagocitose, 
crescimento intracelular 
• Fímbrias/Adesinas/Ácidos lipoteicoicos – adesão 
• Genes de Resistência plasmidiais/cromossômicos 
aos antimicrobianos 
• Endotoxinas (lipídio A, ác. lipoteicoico) – inflamação 
sistêmica severa 
• Exotoxinas citolíticas, toxinas A-B e superantígenos - 
danos a membrana celular, síntese proteica, bloqueio 
na liberação de neurotransmissores, outros. 
• Enzimas degradativas (colagenases, elastases) – 
ruptura da integridade de tecidos 
• Estratégias de evasão ao sistema imune 
 Infecção 
• A maioria das infecções microbianas inicia-se em 
rupturas ou ferimentos da pele ou membranas de 
mucosas dos tratos respiratório, gastrointestinal ou 
geniturinário 
• Nem sempre há necessidade de ruptura da barreira 
física (epitélio) – ex: Leptospira 
 
 
 Adesão 
• Fixação da bactéria a uma determinada superfície 
(viva – ex: moléculas na membrana citoplasmática; 
inanimada – ex: diferença de cargas) 
• Ocorre por meio de adesinas, fímbrias, cápsula, 
flagelos, ácido lipoteicoico 
 Adesinas 
- Proteínas (LECTINAS) capazes de se ligar a 
açúcares (porção glicídica das moléculas) ou proteínas 
presentes na membrana da célula hospedeira
 
Adesinas fimbriais: ficam na extremidade da fimbria 
(possibilitam a adesão da bactéria à glicídios/ 
carboidratos que ficam na membrana citoplasmática) 
Adesinas afimbriais: bactérias não possuem fimbrias 
mas as adesinas estão presentes (ligadas a parede 
celular da célula) 
 Fímbrias 
- Adesão íntima de Neisseria meningitidis à células 
epiteliais humanas, através de adesinas associadas às 
fímbrias
 
→ Mecanismos de adesão de uropatógenos a 
superfície não viva (stent uretral) 
 
 
Ácidos lipoteicoicos (Gram positivas) 
• Promovem fixação das Gram positivas a outras 
bactérias, adesão a receptores de células de 
mamíferos e a superfícies de objetos (ex: cateteres) 
 
 Colonização 
• Requer estruturas celulares e funções especiais das 
bactérias para que estas permaneçam no local, 
sobrevivam e obtenham alimento 
→ Espécies bacterianas agregadas, formando uma 
colônia na superfície do dente. 
 
 Invasão 
→ Após a adesão,pode ocorrer a invasão do tecido 
pela penetração de células do epitélio e posterior 
destruição do tecido 
• Proteínas de ancoramento produzidas para 
internalização de proteínas da bactéria 
• Proteínas efetoras induzem a captura da bactéria e 
invasão da célula (indução da actina celular para 
impulsionar a bactéria em direção a célula vizinha)
 
Crescimento e liberação de 
subprodutos 
• Crescimento bacteriano – aumento no número de 
bactérias 
• Envolve reações do metabolismo, fatores físicos e 
químicos necessários ao crescimento 
• Produção e liberação de produtos do crescimento: 
ácidos, gases, toxinas, enzimas degradativas que 
PREJUDICAM OS TECIDOS 
Exotoxinas 
• Podem ser produzidas por bactérias Gram-positivas e 
Gram-negativas 
• Alteram a função celular ou destroem estruturas da 
célula hospedeira (ex: membrana celular) 
• Divididas em exotoxinas Citolíticas, Toxinas A-B e 
Superantígenos 
• Geralmente são codificadas por genes presentes em 
plasmídeos 
Citolíticas: causam rompimento da membrana 
citoplasmática levando ao desequilíbrio osmótico da 
célula (lise celular) 
 
- formam poros na membrana levando ao desequilíbrio 
osmótico da célula (lise celular) 
 
Toxinas A-B: são diméricas. Porção B liga-se a 
receptores de membrana e porção A é transferida para 
o interior da célula, onde causará danos. 
 
Modo de ação das Toxinas A-B: Sítios de ação das 
toxinas A-B: ribossomos, mecanismos de transporte, 
sinalizadores intracelulares 
 
Superantígenos: toxinas que ativam várias células 
T ao mesmo tempo, induzindo a liberação de grande 
quantidade de citocinas, causando risco de morte por 
resposta autoimune
 
Endotoxinas 
• Componentes da parede celular de bactérias GRAM 
NEGATIVAS - lipídio A (porção lipídica do LPS) 
• Atuam na estimulação de respostas protetoras como 
febre,vasodilatação, ativação de resposta imune 
inflamatória(estimulam a liberação de IL-1, IL-6, TNF-α 
e prostaglandinas) 
• Em altas concentrações no sangue podem levar ao 
Choque séptico (hipotensão e CID – coagulação 
intravascular disseminada) 
 
Evasão aos componentes do 
sistema imune 
Cápsula 
• Polissacarídeo (baixa imunogenicidade) 
• Mimetismo (ác. hialurônico – S. pyogenes – mimetiza 
o tecido conjuntivo) 
• Proteção contra fagocitose (superfície carregada 
negativamente) 
Variação antigênica 
• Alteração dos antígenos de superfície 
Degradação ou ligação a imunoglobulinas 
• Degradação de IgA (N. gonorrhoeae – proteases) 
• Falta de ativação do S. Complemento (S. aureus - 
proteína A IgG-ligante) 
Crescimento intracelular (dentro da célula hospedeira) 
• Proteção contra resposta imune humoral (Ac) 
Inibição da fagocitose 
• Lise de células fagocitárias (estreptolisina O, α-
toxina) 
• Inibição da fagocitose (cápsula) 
• Inibição da fusão do lisossomo ao fagossomo 
(inibição do processamento do Ag) 
• Rompimento do fagossomo