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Vasco Ariston de Carvalho AzevedoSiomar de Castro SoaresLetícia de Castro Oliveira2019-08-13T14:53:24Z2019-08-13T14:53:24Z2014-10-30http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WFH5GAs bactérias láticas (BL) compõem um dos grupos bacterianos mais importantes da área biotecnológica. Nele, Lactococcus lactis se destaca pelo seu uso na produção de produtos fermentados, macromoléculas e na sua aplicação de benefícios à saúde, uma vez que são espécies geralmente reconhecidas como seguras (GRAS do inglês: generally recognized as safe). Neste cenário, Lactococcus lactis subsp. lactis NCDO 2118 (NCDO 2118) se sobressai como uma linhagem fermentadora de xilose e produtora de ácido gama-aminobutírico (GABA) isolada de ervilha congelada, além de sua capacidade anti-inflamatória, comprovada recentemente. O GABA pode contribuir no relaxamento muscular, além de apresentar atividade hipotensora. Entretanto, apesar destas características importantes, pouco ainda se conhece sobre os mecanismos envolvidos nos efeitos probióticos da linhagem. Neste contexto, a área da genômica pode auxiliar esclarecendo estas questões. A genômica comparativa tem revolucionado os novos estudos, por meio da determinação da plasticidade genômica entre diferentes espécies. Neste trabalho, o genoma da linhagem NCDO 2118 foi sequenciado e curado manualmente. Além disso, comparamos o seu genoma com outras linhagens, onde 5 são de L. lactis subsp. Lactis, 6 Lactococcus lactis subsp. cremoris e 2 Lactococcus garvieae. Foram utilizados os softwares Gegenees, Mauve e BRIG para: análises filogenômicas, sintenia gênica e comparações de genomas entre as espécies anteriormente mencionadas. Foram trabalhadas em conjunto, as ferramentas GIPSy e Phast, para predição de ilhas genômicas (GEI) e fagos, respectivamente. Para predição de proteínas secretadas, o genoma foi analisado por meio da ferramenta SurfG+. Nas análises filogenômicas, uma alta similaridade foi observada entre NCDO 2118 e Lactococcus lactis subsp. lactis KF147 (KF147), ambas isoladas de plantas. Além das análises de sintenia terem mostrado claramente o alto grau de conservação da ordem gênica entre ambas linhagens. Foram preditas também, 15 ilhas genômicas, onde 4 delas são ilhas metabólicas (MI) e 7 são ilhas simbióticas (SI). As quatro MI são compartilhadas em comum com todas as linhagens analisadas aqui, enquanto duas das SI são compartilhadas pelas NCDO 2118 e KF147. Dentre os 98 genes relacionados a bacteriocinas (que podem auxiliar a regulação e secreção destas), identificamos 3, uma de cada classe (classes I, II e III); além disso, identificamos 5 regiões de fago, sendo 3 delas preditas como intactas. As proteínas preditas como secretadas em NCDO 2118 foram comparadas com as proteínas de Lactococcus lactis subsp. lactis IL1403, considerada, em estudos recentes, como uma linhagem que não possui atividade probiótica. Assim, foram preditas 34 proteínas exclusivas de NCDO 2118, e neste conjunto, alguma(s) dela(s) pode(m) estar relacionadas com a sua capacidade probiótica. No geral, o alto grau de similaridade entre todas as linhagens apontam que as SI compartilhadas em comum entre NCDO 2118 e KF147 foram responsáveis pela relação próxima nas análises filogenômicas e também pela adaptação destas linhagens a plantas. As MI, por outro lado, são altamente conservadas entre as linhagens, como esperado, dado o uso destas em vários processos metabólicos industriais. Finalmente, as três classes de bacteriocinas podem ter um papel de grande importância contra invasão de linhagens competitivas ou influência no sistema imune do hospedeiro, além de poder estar envolvidas na característica probiótica desta linhagem.Lactic Acid Bacteria (LAB) compose one of the most biotechnologically important group of bacteria. In this group, Lactococcus lactis is highly important for its use in the production of many fermented products and macromolecules and its application in health improvement it is a Generally Regarded As Safe (GRAS) species. Since this scenario, Lactococcus lactis subsp. lactis NCDO 2118 (herein, NCDO2118) stands out as a xylose fermenter and GABA (gamma-aminobutyric acid) producer strain isolated from frozen peas. GABA can contribute to smooth muscle relaxation and present a hypotensor activity. However, despite of those important characteristics, few is known about the mechanisms involved in probiotic effects of this strain. In this context, the genomic area can help elucidating unresolved issues. The comparative genomics has revolutionized the recent studies, through determining the genome plasticity between different species and/or strains, helping in driving experimental studies. In this work, we have sequenced and manually curated the genome of NCDO2118. Besides, we have compared the genome of NCDO2118 with those of 5 additional L. lactis subsp. lactis, 6 Lactococcus lactis subsp. cremoris and 2 Lactococcus garvieae strains. We used the software Gegenees, Mauve and BRIG to perform phylogenomics, gene synteny and circular genome comparisons between the above mentioned species. Additionally, we have used GIPSy and Phast to predict genomic islands (GEIs) and phages, respectively. We have predicted secreted proteins using SurfG+ tool. In phylogenomics analyses, a high similarity was observed between NCDO 2118 and L. lactis subsp. lactis KF147 (herein, KF147), both isolated from plants. Besides, the gene synteny analyses have clearly shown a highly conserved gene order between both strains. We have also predicted 15 putative GEIs, where four are metabolic islands (MIs) and seven are symbiotic islands (SIs). The four MIs are commonly shared by all strains analyzed here, whereas two of the SIs are only shared by NCDO2218 and KF147. Finally, we have identified five phage regions and 3 bacteriocins, one of each class(classes I, II and III), along with 98 bacteriocin-related genes, which may support the regulation and secretion of the bacteriocins. The predicted secreted proteins of NCDO 2118 were compared with Lactococcus lactis subsp. lactis IL1403 proteins, considered recently as a non-probiotic strain. Therefore, 34 proteins were present exclusively in NCDO 2118 and some of them can have relationship with its probiotic ability. Altogether, the high degree of similarity between all strains point that the SIs commonly shared by both NCDO2118 and KF147 were responsible for the close relationship in phylogenomic analyses and also for the adaptation of those strains to plants. The MIs, on the other hand, are highly conserved between all strains, which is a expected feature given the use of those strains in metabolic processes in industry. Finally, the three classes of bacteriocins may have an important role against invasion of competing strains or influencing the host immune system, which may be involved in the probiotic characteristic of this strain.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGLactococcus lactisGenômicaProbióticosBioinformáticaReceptores do acido gama-aminobutiricoGenômica comparativaProbióticoLactococcus lactis subsp lactis NCDO 2118GABAAnálise do potencial probiótico de Lactococcus lactis subsp. lactis NCDO 2118 por meio de genômica comparativainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__ofinal_mestrado_let_cia_30.10.14.pdfapplication/pdf7458065https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-9WFH5G/1/disserta__ofinal_mestrado_let_cia_30.10.14.pdfd9c49da1370f01eca1c1c32dc72b1111MD51TEXTdisserta__ofinal_mestrado_let_cia_30.10.14.pdf.txtdisserta__ofinal_mestrado_let_cia_30.10.14.pdf.txtExtracted texttext/plain210978https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-9WFH5G/2/disserta__ofinal_mestrado_let_cia_30.10.14.pdf.txt8b70c8199a4469ccaed1cdeb22f88444MD521843/BUBD-9WFH5G2019-11-14 12:57:43.778oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUBD-9WFH5GRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T15:57:43Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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