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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2023.tde-11072024-075122
Document
Author
Full name
Stephanie Sibinelli de Sousa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Santos, Ethel Bayer (President)
Galhardo, Rodrigo da Silva
Moreira, Cristiano Gallina
Pinto, Uelinton Manoel
Title in Portuguese
Identificação e caracterização de novos efetores secretados pelo sistema de secreção do tipo VI em Salmonella spp
Keywords in Portuguese
Salmonella, competição bacteriana
efetores
fosfolipase
hemolysin coregulated protein
L,D-transpeptidase
sistema de secreção do tipo VI
toxinas
Abstract in Portuguese
Bactérias vivem em comunidades polimicrobianas complexas, e utilizam diversas estratégias para competir por recursos. Bactérias Gram-negativas codificam um sistema de secreção de proteínas do tipo VI (T6SS) capaz de secretar efetores dentro de células-alvo, tanto eucarióticas como procarióticas. Salmonella spp. codificam cinco T6SSs filogeneticamente distintos em diferentes ilhas de patogenicidade (Salmonella Pathogenicity Island): SPI-6, SPI-19, SPI-20, SPI-21 e SPI-22. Trabalhos anteriores demonstraram a importância do SPI-6 T6SS de S. Typhimurium e do SPI-19 T6SS de S. Gallinarum para a competição bacteriana e infecção de macrófagos, respectivamente. No entanto, poucos efetores secretados pelos T6SSs de Salmonella foram descritos. Neste contexto, o projeto teve como objetivo identificar e caracterizar novos efetores do T6SS de Salmonella utilizando abordagens computacionais e experimentais. Primeiramente, foi identificada e caracterizada uma nova família de efetores antibacterianos que atuam sobre a parede celular de bactérias competidoras via um novo mecanismo de ação: L,D-carboxipeptidase e L,D-transpeptidase de troca de D aminoácidos. Em seguida, utilizando uma abordagem mais abrangente, foram realizados ensaios de co-imunoprecipitação com componentes estruturais do T6SS (hemolysin-coregulated proteins, Hcps) e seus parceiros de interação foram identificados por espectrometria de massas. Além disso, foram examinados 10 mil genomas de Salmonella em busca de novos efetores do T6SS empregando estratégias in silico. Como resultado, uma grande variedade de possíveis efetores foram identificados, revelando uma ampla diversidade de efetores do T6SS presentes em Salmonella, alguns deles contendo domínios proteicos com função desconhecida. Como forma de validar nossas análises, foi escolhido um possível efetor (STox15) para a caracterização bioquímica e funcional. Resultados mostraram que STox15 e SImm15 constituem um novo par efetor antibacteriano e proteína de imunidade do T6SS. De maneira geral, este projeto contribuiu para ampliar o conhecimento sobre os efetores do T6SS de Salmonella e sua importância em competições bacterianas e infecções de hospedeiros vertebrados.
Title in English
Identification and characterization of novel effectors secreted by the type VI secretion system in Salmonella spp
Keywords in English
bacterial competition
Salmonella
effectors
hemolysin coregulated protein
L,D-transpeptidase
phospholipase
toxins
Type VI secretion system
Abstract in English
Bacteria live in complex polymicrobial communities and employ diverse strategies to compete for resources. Gram-negative bacteria encode a type VI protein secretion system (T6SS) capable of delivering effectors into both eukaryotic and prokaryotic target cells. Salmonella spp. encode five phylogenetically distinct T6SSs in different pathogenicity islands (Salmonella Pathogenicity Island): SPI-6, SPI-19, SPI-20, SPI-21, and SPI-22. Previous studies highlighted the importance of SPI-6 T6SS of S. Typhimurium and SPI-19 T6SS of S. Gallinarum in bacterial competition and vertebrate host infections, respectively. However, few effectors secreted by Salmonella T6SSs have been described. In this context, the project aimed to identify and characterize new effectors of Salmonella T6SS using computational and experimental approaches. Initially, we identified and characterized a new family of antibacterial effectors that target the cell wall of competing bacteria via a novel mechanism of action: L, D-carboxipeptidase and L,D-transpeptidase D-amino acid exchange activity. Subsequently, employing a more comprehensive approach, co-immunoprecipitation assays with the structural components of T6SS (hemolysin coregulated proteins, Hcps) were conducted, and their interaction partners were identified via mass spectrometry. In addition, 10,000 Salmonella genomes were examined to identify new T6SS effectors using in silico strategies. As a result, several possible effectors were identified, revealing a wide diversity, which contained previously unknown protein domains. A potential effector (STox15) was chosen for biochemical and functional characterization to validate our analyses. The results showed that STox15 and SImm15 constitute a new T6SS antibacterial effector and immunity protein pair. Overall, this project expanded our knowledge of Salmonella T6SS effectors and their significance in bacterial competition and vertebrate host infections.
 
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Release Date
2026-07-11
Publishing Date
2024-07-11
 
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