Sociobiologia de Cryptococcus spp. : de comunidades estruturadas à dinâmica de populações

Abstract

Microrganismos podem alternar comportamentos individual e coletivo em resposta a interações positivas ou negativas. Em patógenos, muitas dessas interações influenciam importantes determinantes de virulência, como: formação de biofilme, plasticidade fenotípica e secreção de metabólitos tóxicos. Esta tese explora as interações do patógeno humano Cryptococcus spp. por meio de quatro estudos, cada um evidenciando aspectos complementares em sociobiologia. O estudo (i) demonstrou que a organização geométrica das células na etapa inicial da formação de biofilme é um requisito importante para o desenvolvimento de ultraestrutura madura. Em (ii) diferentes morfotipos capsulares foram identificados e classificados por modelos computacionais. O estudo (iii) abordou as interações interespecíficas entre Cryptococcus neoformans e a bactéria Serratia marcescens. Nessa competição, um interessante padrão foi observado: a bactéria migrou em direção ao fungo impactando a viabilidade celular e determinantes de virulência de C. neoformans. Em (iv) as interações inter-reinos de C. neoformans foram estudadas em um nível maior de complexidade: uma comunidade composta por 8 microrganismos relevantes no trato respiratório foi utilizada para explorar a dinâmica e montagem de populações. Os resultados demonstraram a existência de estados alternativos de equilíbrio dominados por importantes patógenos, bem como os mecanismos que governam essas comunidades.

Microorganisms modulate their behavior both individually and collectively in response to interactions with other microorganisms. For pathogens in particular, such interactions influence key virulence factors such as biofilm formation, phenotypic plasticity, and toxin secretion. This thesis explores the interactions of the human pathogen Cryptococcus spp. in four studies, each focusing on a complementary aspect of microbial sociobiology. The first study (i) demonstrated that the geometric organization of cells in the initial step of biofilm formation is an important requirement for the development of mature ultrastructures. In the second study (ii), different capsular morphotypes were identified and classified by computational modeling. The third study (iii) focused on the interspecies interactions between Cryptococcus neoformans and the bacteria Serratia marcescens. An interesting phenomenon was observed in those competitions: the bacteria consistently migrated toward the fungus, impacting the latter’s viability and virulence factors. Finally, in study (iv), the cross– kingdom interactions of C. neoformans were examined at a higher degree of complexity: a set of eight microorganisms relevant to the respiratory tract, including C. neoformans, was used to investigate population dynamics and community assembly. The results revealed the existence of alternative stable states dominated by important pathogens, in addition to the mechanisms that govern such communities.