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Tipo: Tese
Título: Corynebacterium: abordagem genômica, relógio molecular e surgimento da patogenicidade
Autor(es): LIMA, Alyne Cristina Sodré
Primeiro Orientador: SILVA, Artur Luiz da Costa da
Resumo: Em um mesmo gênero podemos identificar micro-organismos com capacidade patogênica ou não, com pouca informação relacionada ao período temporal de surgimento da patogenicidade, como é o caso do gênero Corynebacterium. A espécie não patogênica com maior relevância Corynebacterium glutmicum de grande importância na produção de aminoácidos, e as patogênicas sendo Corynebacterium diphtheriae produtora de toxina diftérica, e Corynebacterium pseudotuberculosis principal agente causador de linfadenite caseosa. Há uma carência tanto de dados epidemiológicos quanto de estudos publicados no estado do Pará no que diz respeito ao cenário da C. pseudotuberculosis na região Norte. Desta forma, objetivou-se com este estudo inicialmente realizar o sequenciamento e análise do genoma da cepa Cp05 de C. pseudotuberculosis, além de incluir este e outros exemplares de isolados pertencentes ao gênero Corynebacterium, com o objetivo de identificar quais eventos genômicos estão relacionados ao surgimento da patogenicidade de Corynebacterium pseudotuberculosis de maneira a explorar a plasticidade genômica dentro deste gênero. Para a divulgação do genoma da C. pseudotuberculosis PA05 utilizou-se testes microbiológicos, moleculares e bioquímicos. Foram analisados 64 genomas de diferentes espécies do gênero Corynebacterium e mais os genomas da Mycobacterium tuberculosis H37Rv, Nocardia sp. Y18 e Rhodococcus jostii RHA1 como outgroups, para análise filogenética e de relógio molecular. Utilizando os genes dnaA, dnaK, gyrb, recA, rpoB e o 16S rRNA, Para análise de genômica comparativa utilizou-se três espécies: C. pseudotuberculosis, C. diphtheriae e C. glutamicum. Estes genomas tiveram os genes ortólogos calculados no PGAP v.1.2.1, e os genes espécies específicos, foram analisados no software Blast2GO v.5.0 para determinar compartimentos celulares, funções moleculares e processos biológicos. Para determinar diferenças entre as características genômicas foram comparadas as análises de variância (p <0,05): tamanho do genoma, número de genes, densidade gênica. Na árvore filogenética bayesiana obtida as espécies patogênicas C. pseudotuberculosis, C. diphtheriae e C. ulcerans agruparam-se. Um segundo agrupamento de espécies patogênicas foi formado por C. kutscheri, C. matruchotii e C. mustelae, próximo ao clado de C. pseudotuberculosis. C. glutamicum formou um clado não patogênico que inclui C. crubilactis, C. allunae, C. deserti e C. efficiens. C. glutamicum foi uma das espécies não patogênicas mais intimamente relacionadas às espécies patogênicas do clado de C. pseudotuberculosis. Divergências entre espécies de Corynebacterium foram observadas, a cada 5.000 anos, além das primeiras espécies deste gênero ser bactérias de vida livre e sofreram adaptação aos diferentes hospedeiros. A realização das análises genômicas comparativas nas três espécies de Corynebacterium permitiu um entendimento sobre a evolução genômica das corinebactérias patogênicas, diante do compartilhamento de 911 genes de ortólogos. A obtenção da sequência proteica dos genes e a análise dessas sequências apresentaram os principais termos de ontologia gênica, que foram processo de redução da oxidação; Ligação de ATP e DNA; componente integral da membrana. Sequenciamento de novas cepas é necessário, pois com mais exemplares melhor é o entendimento da evolução deste gênero, melhor o entendimento da patogenicidade C. pseudotuberculosis, que aqui pode ser confirmada evolutivamente associada a domesticidade animal, redução de tamanho de genoma e priorização de genes essenciais para manutenção de vida da célula.
Abstract: We can identify microorganisms with pathogenic capacity or not within the same genus, through little information related to the time period of onset of pathogenicity, such as the genus Corynebacterium. The most relevant non-pathogenic species are: Corynebacterium glutmicum for its great importance in amino acid production, and the pathogenic species Corynebacterium diphtheriae producing diphtheria toxin, and Corynebacterium pseudotuberculosis leading causative agent of lymphadenitis caseosa. There is a lack of both epidemiological data and studies published in the state of Pará regarding the scenario of C. pseudotuberculosis in the northern region. Thus, the objective of this study was initially to disseminate the genome of the strain Cp05 C. pseudotuberculosis, as well as to include this and other specimens of isolates belonging to the genus Corynebacterium, in order to identify which genomic events are related to the emergence of the pathogenicity in Corynebacterium pseudotuberculosis, exploring the genomic plasticity within this genus. For the disclosure of the genome of the Cp05 C. pseudotuberculosis strain we used microbiological, molecular and biochemical tests. Using 64 genomes of different species of the genus Corynebacterium and Mycobacterium tuberculosis H37Rv, Nocardia sp. Y18 and Rhodococcus jostii RHA1 as outgroups for phylogenetic and molecular clock analysis. Testing the genes dnaA, dnaK, gyrb, recA, rpoB and 16S rRNA, for comparative genomic analysis from three species: C. pseudotuberculosis, C. diphtheriae and C. glutamicum. These genomes had the ortholog genes calculated in PGAP v.1.2.1, and species specific genes were analyzed in Blast2GO v.5.0 software to determine cell compartments, molecular functions and biological processes. To determine differences between genomic characteristics, variance analysis (p <0.05) was compared: genome size, number of genes and gene density. In the Bayesian phylogenetic tree obtained, the pathogenic species C. pseudotuberculosis, C. diphtheriae and C. ulcerans grouped. A second grouping of pathogenic species was formed by C. kutscheri, C. matruchotii and C. mustelae, close to the C. pseudotuberculosis clade. C. glutamicum has formed a non-pathogenic clade that includes C. crubilactis, C. allunae, C. deserti and C. efficiens. C. glutamicum was one of the nonpathogenic species most closely related to the pathogenic species of the C. pseudotuberculosis clade. Divergences between Corynebacterium species have been observed every 5,000 years, in addition to the first species of this genus being free-living bacteria and undergoing adaptation to different hosts. Comparative genomic analysis of the three Corynebacterium species allowed an understanding of the genomic evolution of pathogenic corynebacteria, given the sharing of 911 genes from orthologists. Obtaining the protein sequence of the genes and the analysis of these sequences presented the main terms of gene ontology, which were oxidation reduction process; ATP and DNA binding; and integral component of the membrane. Sequencing of new strains is necessary, because with more specimens the better the understanding of the evolution of this genus, the better the understanding of C. pseudotuberculosis pathogenicity, which here can be confirmed evolutionarily associated with animal domesticity, genome size reduction and prioritization of essential genes for maintaining cell life.
Palavras-chave: Análise temporal.
Análise filogenética
Corynebacterium pseudotuberculosis
Genômica comparativa
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular
Citação: LIMA, Alyne Cristina Sodré. Corynebacterium: abordagem genômica, relógio molecular e surgimento da patogenicidade. 2019. Tese (Doutorado em Genética e Biologia Molecular) - Universidade Federal do Pará, Belém, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Atribuição-NãoComercial-SemDerivados 3.0 Brasil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://repositorio.ifap.edu.br:8080/jspui/handle/prefix/413
Data do documento: 30-Out-2019
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