Physiologic and genetic characterization of clinical isolates of Streptococcus mutans

Streptococcus mutans são os principais patógenos da cárie dentária, um importante problema de saúde pública no país. Para um melhor entendimento da biologia desta espécie bacteriana, o objetivo desta tese de doutorado foi avaliar características genéticas e fisiológicas relacionadas à virulência de isolados clínicos de S. mutans. Neste microrganismo, o sistema de indução da competência, "quorum-sensíng", é dependente da densidade celular e está envolvido na capacidade de crescimento em biofilme. Foram pesquisados, os genes de sistema "quorum-sensíng" e os genes envolvidos no processo de transformação da espécie S. mutans. Foi demonstrada a presença de todos os genes avaliados em S. mutans, bem como a presença de polimorfismo em alguns genes pesquisados, dados ainda inéditos na literatura. Posteriormente, genótipos clínicos de S. mutans foram submetidos a uma análise genética e fisiológica em que foram avaliadas a tolerância e adaptação ao pH ácido, a capacidade de formação de biofilme e curvas de crescimento sob diferentes condições (pHs e diferentes fontes de carbono). Os dados de expressão gênica confirmaram os resultados obtidos nas análises fisiológicas. As cepas clínicas apresentaram um comportamento heterogêneo frente aos mesmos desafios ambientais, o que pode favorecer a sobrevivência das mesmas na cavidade bucal, um ambiente com diversas condições de estresse. Os dados obtidos, comparados aos existentes na literatura, sugerem que além da atividade A TPase, os sistemas de transporte de açúcares fosfotransferase fosfoenolpiruvato:açúcar dependente (pep-PTS) também estariam envolvidos na tolerância de S. mutans ao estresse ácido. Em conjunto, as observações decorrentes das análises efetuadas, nesta tese, podem contribuir para a compreensão dos processos biológicos de S. mutansStreptococcus mutans is considered the primary etiological agent of human dental caries, an important public health problem in Brazil. The purpose of this thesis was to evaluate genetic and physiologic properties related with virulence in clinical isolates of Streptococcus mutans. The quorum-sensing system, that induces and regulates genetic competence, depends on cellular density and also may play a role in biofilm growth and structure in S. mutans species. A screening of genes of the quorum-sensing system and genes involved with genetic transformation was performed. The analysis revealed that ali genes are widespread within the S. mutans species, and some genes presented polymorphisms. These data are new in the scientific literature. Furthermore, clinical genotypes of S. mutans were subjected to genetic and physiological analysis, including tolerance and acid adaptation to low pH, ability to form stable biofilm and growth kinetic under different conditions (pH and carbon source). The profile of gene expression confirms the data found in the physiologic assays. The studied strains shown heterogenic behavior at the same environmental challenge, that could favor these strains survive in the oral cavity, an environmental with several stress conditions. The data obtained here, and supported by scientific literature, suggest that besides ATPase activity' the sugar:phosphotransferase systems (PTS) could help to mount an adaptive acid tolerance response in S. mutans. Taken together all data obtained in this thesis may help to understand S. mutans biological processe