Corynebacterium: abordagem genômica, relógio molecular e surgimento da patogenicidade

Abstract

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.