Análise da expressão de genes relacionados ao Sistema CRISPR/Cas em isolados clínicos de Pseudomonas aeruginosa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santana, Caroline Ferreira de.
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/60179
Resumo: O CRISPR/Cas é um sistema que confere defesa adaptativa a procariotos contra elementos genéticos móveis. Em contrapartida, os fagos codificam proteínas anti-CRISPR, capazes de bloquear a ação desse sistema. Dentre as principais bactérias de importância clínica, Pseudomonas aeruginosa é um bacilo Gram-negativo associado a infecções hospitalares e a resistência a múltiplas classes de antimicrobianos. Estudos prévios permitiram a identificação do sistema CRISPR/Cas do tipo I-F e I-E em isolados clínicos de P. aeruginosa, e o sequenciamento destes genomas permitiu a identificação de profagos, genes anti-CRISPR, espaçadores derivados de fagos e plasmídeos e de um gene bacteriano hemN. O mecanismo de ação destes genes relacionados ao sistema CRISPR/Cas ainda necessita de elucidações. Diante disto, o atual estudo teve por objetivo avaliar a expressão destes genes relacionados ao CRISPR/Cas em quatro isolados clínicos de P. aeruginosa positivos para o sistema tipo-F, sob diferentes condições nutricionais, através das técnicas de RT-PCR e qRT-PCR. Constatou-se no isolado Pae28 que os genes anti-CRISPR acIrE1, acrIF3, acrIF5 são mais expressos em condições nutricionais limitadas, enquanto no isolado Pae42 os níveis de expressão de acrIF7 são mais altos em condições ricas em nutrientes. A expressão de genes do fago phiCTX foi evidenciada em Pae28 e Pae42, que possuem espaçador contra este mesmo fago. Todos os isolados estudados apresentaram algum nível de expressão para o gene hemN, apesar da presença de um espaçador derivado desse gene dentro do locus CRISPR nos isolados Pae29 e Pae42. Embora estudos tenham mostrado uma função de regulador da expressão gênica, nossos resultados sugerem que o sistema CRISPR/Cas pode promover a indução de profagos em P. aeruginosa, como consequência de sua função primária, clivando material genético alvo.
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spelling Santana, Caroline Ferreira de.Luz, Ana Carolina de OliveiraBraz, Lúcia Maria AlmeidaBalbino, Tereza Cristina LealVasconcelos, Luydson Richardson SilvaBalbino, Tereza Cristina Leal2023-08-21T15:49:46Z2023-08-21T15:49:46Z2022SANTANA, Caroline Ferreira de.. Análise da expressão de genes relacionados ao sistema CRISPR. 2022. 94 p. Dissertação, (mestrado)-Instituto Aggeu Magalhães, Fundação Oswaldo Cruz, Recife, 2022.https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/60179O CRISPR/Cas é um sistema que confere defesa adaptativa a procariotos contra elementos genéticos móveis. Em contrapartida, os fagos codificam proteínas anti-CRISPR, capazes de bloquear a ação desse sistema. Dentre as principais bactérias de importância clínica, Pseudomonas aeruginosa é um bacilo Gram-negativo associado a infecções hospitalares e a resistência a múltiplas classes de antimicrobianos. Estudos prévios permitiram a identificação do sistema CRISPR/Cas do tipo I-F e I-E em isolados clínicos de P. aeruginosa, e o sequenciamento destes genomas permitiu a identificação de profagos, genes anti-CRISPR, espaçadores derivados de fagos e plasmídeos e de um gene bacteriano hemN. O mecanismo de ação destes genes relacionados ao sistema CRISPR/Cas ainda necessita de elucidações. Diante disto, o atual estudo teve por objetivo avaliar a expressão destes genes relacionados ao CRISPR/Cas em quatro isolados clínicos de P. aeruginosa positivos para o sistema tipo-F, sob diferentes condições nutricionais, através das técnicas de RT-PCR e qRT-PCR. Constatou-se no isolado Pae28 que os genes anti-CRISPR acIrE1, acrIF3, acrIF5 são mais expressos em condições nutricionais limitadas, enquanto no isolado Pae42 os níveis de expressão de acrIF7 são mais altos em condições ricas em nutrientes. A expressão de genes do fago phiCTX foi evidenciada em Pae28 e Pae42, que possuem espaçador contra este mesmo fago. Todos os isolados estudados apresentaram algum nível de expressão para o gene hemN, apesar da presença de um espaçador derivado desse gene dentro do locus CRISPR nos isolados Pae29 e Pae42. Embora estudos tenham mostrado uma função de regulador da expressão gênica, nossos resultados sugerem que o sistema CRISPR/Cas pode promover a indução de profagos em P. aeruginosa, como consequência de sua função primária, clivando material genético alvo.CRISPR/Cas is a system that provides adaptive defense to prokaryotes against mobile genetic elements. In contrast, phages encode proteins known as anti-CRISPR, capable of blocking the action of this system. Among the leading bacteria of clinical concern, Pseudomonas aeruginosa is a Gram-negative bacillus associated with hospital infections and multi-class antimicrobial resistance. Previous studies allowed the identification of CRISPR/Cas system types I-F and I-E in P. aeruginosa obtained from public hospitals in the city of Recife-PE, and the genome sequencing of these isolates allowed recognizing this system’s structure, presence of prophages, anti-CRISPR genes and spacers derived from phages and plasmids, as well as a spacer with a similar sequence to the bacterial gene hemN. The action mechanisms of these genes related to CRISPR/Cas are still in need of clarification. In this scenario, the current study aimed to evaluate the expression of genes associated with CRISPR/Cas system in four clinical isolates of P. aeruginosa, under different nutritional conditions, through RT-PCR and qRT-PCR. It was found in Pae28 that genes acrIE1, acrIF3, acrIF5 are overexpressed under limited nutritional conditions. In Pae42, expression levels of acrIF7 are higher in nutrient-rich conditions. The expression of genes encoding phiCTX’s capsid protein and phage tail assembly protein, was found in Pae28 and Pae42, while there was no amplification in Pae70. All isolates studied showed some expression levels for the hemN gene, despite the presence of a spacer derived from this gene within the CRISPR locus of isolates Pae29 and Pae42. Although studies have shown a regulatory function of gene expression, our results suggest that the CRISPR/Cas system can promote prophages induction in P. aeruginosa, as a consequence of its primary function, by cleaving target genetic material.Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil.Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, BrasilporSistemas CRISPR-CasProteínas Associadas a CRISPR - genéticaPseudomonas aeruginosa — genéticaPrófagosCRISPR-Cas systemsProteins Associated with CRISPR - geneticsPseudomonas aeruginosa — geneticsProphagesSistemas CRISPR-CasProteínas Associadas a CRISPRPseudomonas aeruginosaPrófagosAnálise da expressão de genes relacionados ao Sistema CRISPR/Cas em isolados clínicos de Pseudomonas aeruginosainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis2022Instituto Aggeu MagalhãesFundação Oswaldo CruzMestrado AcadêmicoRecifePrograma de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia em Saúdeinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZORIGINALCaroline_santana_iam_mest_2022.pdfCaroline_santana_iam_mest_2022.pdfapplication/pdf2321580https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/60179/2/Caroline_santana_iam_mest_2022.pdf763dac28837437b54117fdcbe041cf89MD52LICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/60179/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51icict/601792023-08-21 12:49:47.623oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352023-08-21T15:49:47Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false
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