The role of sucrose in dental biofilm formation and in the protein composition of biofilm matrix formed in situ

Orientadores: Jaime Aparecido Cury, Claudia de Mattos BellatoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: A cárie dental é uma doença biofilme-dependente e os carboidratos fermentáveis são considerados os fatores ambientais chaves envolvidos na iniciação e desenvolvimento desse processo. Algumas hipóteses baseadas na estrutura, composição e cinética dos íons no biofilme têm sido sugeridas para explicar a maior cariogenicidade do biofilme dental formado na presença de sacarose. Dentre estas, a expressão diferencial de proteínas bacterianas e presença ou ausência de proteínas salivares no biofilme formado na presença e ausência de sacarose tem sido sugerida. Essa tese é composta de dois artigos. O primeiro discute o papel da sacarose na formação do biofilme dental cariogênico e o segundo avalia as proteínas do biofilme formado in situ na presença da sacarose. Entre as várias hipóteses para explicar a menor concentração de íons no biofilme, a hipótese da ausência de proteínas ligadoras de cálcio no biofilme formado na presença de sacarose parece explicar esse fenômeno. No segundo estudo, proteínas ligadoras de cálcio foram identificadas somente no biofilme formado na ausência de sacarose, o que ajudaria a explicar a alta concentração de cálcio na sua matriz. Proteínas de origem bacteriana também foram identificadas e a maioria está associada com funções de manutenção do metabolismo energético, síntese de aminoácidos, tradução e proteínas relacionadas ao estresse. Diferentes proteínas de resposta ao estresse foram expressas nas duas condições avaliadas, sugerindo respostas específicas de adaptação para o biofilme formado na presença e ausência de sacarose. Nossos resultados mostram que a caracterização e estudo da função da proteína no biofilme dental podem ajudar a elucidar importantes aspectos envolvidos na iniciação e desenvolvimento da cárie dentalAbstract: Dental caries is a biofilm-dependent oral disease, and fermentable dietary carbohydrates are the key environmental factors involved with its initiation and development. Some hypotheses based on the structure, composition and ion kinetic aspects of biofilm have been suggested to explain the cariogenicity of biofilm formed in the presence of sucrose. Among them, the differential expression of bacteria proteins and the presence and absence of salivary proteins in biofilm formed in the presence and absence of sucrose has been suggested. Thus, this thesis was comprised by two manuscripts. The first discusses the role of sucrose in cariogenic dental biofilm formation and the second evaluates the proteins from biofilm formed in situ in the presence of sucrose. Among the hypotheses to explain the low inorganic concentration in the biofilm, the absence of calcium-binding proteins in biofilm formed in the presence of sucrose can help explain it. In the second study, calcium-binding proteins were identified only in biofilm formed in the absence of sucrose and help explain the higher calcium concentration in biofilm matrix. Proteins from oral microorganisms were also identified and most of them were associated to housekeeping functions, such as energy metabolism, amino acid biosynthesis, translation and stress-related proteins. Different stress-responsive proteins were expressed in the two conditions evaluated, suggesting specific adaptive-response in biofilms formed in the presence and absence of sucrose. Our results show that the characterization and the study of protein function in dental biofilm help explain important aspects involved with the initiation and development of dental carlesDoutoradoCariologiaDoutor em Odontologi