Análise genômica de isolados bacterianos de cobaias (Cavia porcellus) e preguiças-de-garganta-marrom (Bradypus variegatus)

• Autor(a) principal: Huaman, Dennis Edgardo Carhuaricra
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/95/95131/tde-07022024-204134/
• topic: Brown-throated sloths; Cobaias; Comparative genomics; Genômica comparativa; Guinea pigs; Kerstersia gyiorum; Kerstersia gyiorum; Neisseria sp.; Neisseria sp.; Preguiça-de-garganta-marrom; Salmonella Typhimurium; Salmonella Typhimurium

A genômica revolucionou nossa compreensão do mundo microbiano. Da emergência e epidemiologia de patógenos à compreensão da evolução e adaptação das bactérias aos seus hospedeiros. Apesar dos enormes avanços, persistem lacunas significativas, particularmente no estudo da diversidade e evolução das bactérias residentes nos microbiomas de animais selvagens e no entendimento do surgimento de agentes patogénicos que afetam o gado em países de rendimento baixo e médio. Nesta dissertação, utilizando diferentes abordagens de genômica comparativa, estudo três espécies bacterianas: a patogênica Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) isolada de cobaia (Cavia porcellus) no Peru e Kerstersia gyiorum e Neisseria sp. isolado de preguiças-de-garganta-marrom (Bradypus variegatus) de vida livre no Brasil. Salmonella Typhimurium é o principal patógeno que infecta cobaias no Peru. Primeiro, realizo uma caracterização genômica de S. Typhimurium de cobaias em Lima-Peru descrevendo a presença de dois diferentes S. Typhimurium clusters do sequence type ST19, sendo um deles uma variante monofásica carregando o plasmídeo de virulencia pLST e geneticamente relacionado a isolados de humanos. Em segundo lugar, usando um maior conjunto de dados genômicos da América do Sul e filogenias calibradas no tempo, descrevo o surgimento de uma linhagem peruana de S. Typhimurium (linhagem B6) associada a porquinhos-da-índia e humanos. O surgimento desta linhagem altamente prevalente em porquinhos-da-índia coincide com a recente intensificação da produção de porquinhos-da-índia e exibe sinais genéticos de adaptação do hospedeiro com múltiplas mutações de perda de função em genes que codificam estruturas envolvidas na interação célula-hospedeiro e na especificidade do hospedeiro. Estes resultados destacam os riscos da produção pecuária intensiva na emergência de patógenos. A análise genômica de isolados de preguiça-de-garganta-marrom foi realizada. Primeiro, K. gyiorum exibiu variação filogenética e de conteúdo gênico estruturada de acordo com o hospedeiro. Além disso, diferenças no conteúdo de GC, tamanho do genoma, presença diferencial de elementos genéticos móveis (plasmídeos e fagos) e sistemas de defesa sugerem que as populações de K. gyiorum seguiram trajetórias evolutivas divergentes que levaram ao estabelecimento de linhagens restritas ao hospedeiro. A presença de genes com diferentes funções pode ser importante para a adaptação de K. gyiorum a diferentes nichos. Em segundo lugar, uma nova espécie de Neisseria, denominada Neisseria bradyp, é caracterizada genomicamente, o que representa a primeira espécie de Neisseria isolada de preguiça-comum. Análises filogenômicas e Avergage Nucleotide identity (ANI) do gênero Neisseria revelaram que N. bradyp é geneticamente distinto das outras 32 espécies de Neisseria. Além disso, N. bradyp exibiu conteúdo genético exclusivo e apresentou diferenças na sua estrutura capsular, o que pode desempenhar um papel significativo na colonização do hospedeiro. Os resultados deste trabalho destacam a importância dos dados genômicos e das ferramentas de bioinformática para estudar o surgimento de novas variantes patogênicas e desvendar a evolução e a adaptação das bactérias ao seu hospedeiro.