Análisis de expresión génica durante la inhibición del quorum sensing y la formación de biopelículas de Escherichia coli ATCC 25922 y Staphylococcus aureus ATCC 29213 en presencia de compuestos naturales antimicrobianos

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dc.contributor.advisorOrtiz López, Claudia Cristina
dc.contributor.advisorZafra Sierra, German Alexis
dc.contributor.authorMartínez Lozano, Jerson Andrés
dc.contributor.evaluatorFajardo López, Mónica
dc.contributor.evaluatorRincón Cruz, Giovanna
dc.date.accessioned2022-04-27T16:16:44Z
dc.date.available2022-04-27T16:16:44Z
dc.date.created2022-04-26
dc.date.issued2022-04-26
dc.description.abstractLas infecciones causadas por microorganismos resistentes a antibióticos convencionales constituyen hoy en día una de las causas más importantes de muerte en el mundo. En general, las bacterias en estado sésil o de biopelícula, persisten en el hospedero mediante una estrategia de supervivencia extraordinaria que no necesariamente se traduce en una virulencia agresiva. Por lo anterior, existe un gran interés en identificar nuevos compuestos antimicrobianos que inhiban el crecimiento planctónico y sésil de bacterias patógenas. En este estudio, se evaluó la actividad biológica del AE de Lippia origanoides quimiotipo timol-carvacrol II (LOTC II) sobre E. coli ATCC 25922 y S. aureus ATCC 29213 y su capacidad de alterar la expresión de genes relacionados con la formación de biopelículas, comunicación Quorum Sensing (QS) y virulencia. La actividad antimicrobiana se determinó mediante la técnica de microdilución en caldo. La actividad sobre la formación y estructura de la biopelícula se evaluó mediante la técnica de cristal violeta y análisis SEM. Se evaluó el efecto de los AE sobre la inhibición de la actividad hemolítica de S. aureus ATCC 29213 mediante microtitulación en placa. La capacidad de motilidad swimming de E. coli se determinó mediante siembra en medio semisólido en cajas de Petri. El análisis de expresión diferencial de genes se realizó mediante la herramienta molecular RT-qPCR. Los resultados obtenidos indicaron que el AE LOTC II presentó un efecto antimicrobiano en Concentracones Mínimas Inhibitorias y Bactericidas (CMI y CMB) de 0.45 y 0.75 mg/mL, respectivamente sobre los dos microorganismos. El AE de LOTC II presentó actividad antibiopelícula, inhibiendo la formación de la biopelícula de los microorganismos evaluados mayor a un 70%, en concentraciones sub-inhibitorias. El efecto antibiopelícula del AE de LOTC II, fue evidenciado mediante micrografías SEM, que demostraron la alteración morfológica y estructural de la biopelícula y la membrana bacteriana. En el caso de E. coli el AE LOTC II inhibió de la motilidad en un un 58% en concentraciones sub-inhibitorias. Por otra parte, el AE LOTC inhibió la actividad hemolítica de S. aureus por encima del 50% en concentraciones sub-CMI50 de LOTC II, lo que sugiere una alteración de las vías de señalización QS. Mediante la correlación de los cambios en la expresión diferencial de genes con las rutas metabólicas relacionadas, se determinó que el posible mecanismo de acción del AE LOTC II sobre E. coli ATCC 259922 y S. aureus ATCC 29213 está relacionado con la inhibición de componentes importantes en la motilidad, adhesión a superficies, agregación celular, producción de exopolísacarido y reguladores transcripcionales de la comunicación QS y formación de biopelículas. Los resultados obtenidos en este estudio permitieron identificar posibles mecanismos de acción de LOTC II sobre la formación de biopelículas que podrían servir como base para el desarrollo de nuevos estudios enfocados en la determinación de dianas terapéuticas y desarrollo de nuevos fármacos antimicrobianos.
dc.description.abstractenglishInfections caused by microorganisms resistant to conventional antibiotics are today one of the most important causes of death in the world. In general, bacteria in a sessile or biofilm state persist in the host through an extraordinary survival strategy that does not necessarily translate into aggressive virulence. Therefore, there is great interest in identifying new antimicrobial compounds that inhibit the planktonic and sessile growth of pathogenic bacteria. In this study, the biological activity of Lippia origanoides thymol-carvacrol chemotype II (LOTC II) EO on E. coli ATCC 25922 and S. aureus ATCC 29213 and its ability to alter the expression of genes related to biofilm formation was evaluated. , communication Quorum Sensing (QS) and virulence. The antimicrobial activity was determined by the broth microdilution technique. The activity on biofilm formation and structure was evaluated by crystal violet technique and SEM analysis. The effect of EOs on the inhibition of the hemolytic activity of S. aureus ATCC 29213 was evaluated by microtiter plate. The swimming motility capacity of E. coli was determined by seeding in semi-solid medium in Petri dishes. Differential gene expression analysis was performed using the RT-qPCR molecular tool. The results obtained indicated that EO LOTC II had an antimicrobial effect at Minimum Inhibitory and Bactericidal Concentrations (MIC and MBC) of 0.45 and 0.75 mg/mL, respectively on the two microorganisms. The EO of LOTC II presented antibiofilm activity, inhibiting the formation of the biofilm of the microorganisms evaluated greater than 70%, in sub-inhibitory concentrations. The antibiofilm effect of LOTC II EO was evidenced by SEM micrographs, which demonstrated the morphological and structural alteration of the biofilm and the bacterial membrane. In the case of E. coli, EO LOTC II inhibited motility by 58% at sub-inhibitory concentrations. On the other hand, LOTC AE inhibited the hemolytic activity of S. aureus by over 50% at sub-MIC50 concentrations of LOTC II, suggesting an alteration of QS signaling pathways. By correlating changes in differential gene expression with related metabolic pathways, it was determined that the possible mechanism of action of AE LOTC II on E. coli ATCC 259922 and S. aureus ATCC 29213 is related to the inhibition of important components in motility, surface adhesion, cell aggregation, exopolysaccharide production, and transcriptional regulators of QS communication and biofilm formation. The results obtained in this study made it possible to identify possible mechanisms of action of LOTC II on the formation of biofilms that could serve as a basis for the development of new studies focused on the determination of therapeutic targets and the development of new antimicrobial drugs.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Microbiología
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/10207
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Salud
dc.publisher.programMaestría en Microbiología
dc.publisher.schoolEscuela de Microbiología
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectbiopelículas
dc.subjectquorum sensing
dc.subjectanálisis de expresión génica
dc.subjectaceites esenciales
dc.subject.keywordessential oils
dc.subject.keywordquorum sensing
dc.subject.keywordbiofilm
dc.subject.keywordgene expression
dc.titleAnálisis de expresión génica durante la inhibición del quorum sensing y la formación de biopelículas de Escherichia coli ATCC 25922 y Staphylococcus aureus ATCC 29213 en presencia de compuestos naturales antimicrobianos
dc.title.englishGene Expression Analysis during Inhibition of Quorum Sensing and Biofilm Formation of Escherichia coli ATCC 25922 and Staphylococcus aureus ATCC 29213 in the Presence of Natural Antimicrobial Compounds
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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