O microbioma oral humano insere-se num ecossistema diverso onde se desenrolam variadas e importantes interações moleculares entre os organismos que aí residem, ou entre estes e as células humanas. Muitas destas interações são responsáveis pela modulação do estado de saúde e/doença do hospedeiro humano, influenciando tanto a sua saúde oral como sistémica. Ao estudo de largo espectro das interações entre moléculas, dá-se o nome de interactómica, sendo que as interações mais estudas são as PPIs – interações proteína-proteína. No entanto, pouco se sabe sobre as interações que vão sendo descobertas e suas implicações nos processos de homeostasia e disbiose do hospedeiro. A sua aplicabilidade ao nível do diagnóstico ou terapêutica clínica é também um ramo que deverá ser explorado. Este trabalho tem o objetivo da realização de previsões in silico de interações proteína-proteína entre moléculas humanas e microbianas, e microbianas entre si. As espécies microbianas utilizadas neste estudo foram: Candida albicans, C. glabrata, Streptococcus mutans, S. gordonii, S. salivarius, St. sanguinis, Porphyromonas gingivalis e Filifactor alocis. Outro objetivo prende-se com a análise crítica e funcional das interações mais relevantes. Para cumprir os objetivos do trabalho, foram utilizadas as ferramentas e bases de dados UniProt; OralInt; Panther; DAVID; Agbase e Cytoscape. Recorreu-se a estas ferramentas para a recolha dos proteomas totais das espécies em estudo, previsão in silico das interações moleculares, caracterização biológica e funcional das proteínas e criação de redes de interações moleculares, respetivamente. Os resultados obtidos mostraram uma grande representação de proteínas humanas envolvidas em processos do sistema imunitário, de células nervosas, da matriz extracelular, transportadoras e de vias de sinalização nas interações previstas. As proteínas microbianas encontradas nas interações estavam maioritariamente representadas por proteínas transportadoras, enzimas relacionadas com o metabolismo e sobrevivência, bombas de efluxo e fatores de virulência. É esperado que os resultados obtidos neste estudo venham aumentar o conhecimento sobre a interactómica na cavidade oral, assim como estimular o desenvolvimento de novos biomarcadores diagnósticos, ou terapias moleculares.

The human oral microbiome is part of a diverse ecosystem where important and different molecular interactions take place between its residents. A lot of these interactions seem to be responsible for the modulation of health and disease in humans, both oral and systemic. Interactomics is the name given to the scientific area that focuses on the high throughput study of the aforementioned interactions. However, little is known about recently discovered interatomic biomarkers and their implications on homeostatic and dysbiotic processes. These biomarkers may also be useful for diagnostic and therapeutical applications. This dissertation focuses on in silico predictions of protein-protein interactions between both human and microbial, and microbial-microbial molecules. The microbial species used on this study were: Candida albicans, Candida glabrata, Streptococcus mutans, Streptococcus gordonii, Streptococcus salivarius, Streptococcus sanguinis, Porphyromonas gingivalis and Filifactor alocis. This goal is followed by the functional analysis of some of the interactions obtained. To accomplish these goals, several bioinformatics tools were used: UniProt; OralInt; Panther; DAVID; Agbase and Cytoscape. These tools were used for the collection of human and microbial total proteomes, in silico prediction of protein-protein interactions, biological and functional characterization of the proteins and the construction of molecular interactions networks, respectively. The results showed a large representation of human proteins related to the immune system, neuronal cells, extracellular matrix, transport and signaling pathways mechanisms on the predicted interactions. The microbial proteins reported on the predictions were mainly represented by transport proteins, enzymes related to metabolism and survival, efflux pumps and virulence factors. An increase on the knowledge regarding the oral cavity interactomics is expected, such as the development of new diagnostic biomarkers and molecular therapies based on this work’s results.

Mestrado em Microbiologia