Análise comparativa do genoma de bacteriófagos isolados da compostagem e estudo dos determinantes de sua interação com Pseudomonas aeruginosa

• Autor(a) principal: Rossi, Fernando Pacheco Nobre
• Data de Publicação: 2019
• 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-16012021-172222/
• topic: Bacteriófagos; Bacteriophages; Bioinformática; Bioinformatics; Comparative genomics; Fago; Genômica comparativa; Host interaction; Interação fago-bactéria; PA14; PA14; Phage-bacteria interaction; Phages; Pilin; Pilina; Pseudomonas aeruginosa; Pseudomonas aeruginosa

Bacteriófagos, ou fagos, são vírus que infectam bactérias, muito abundantes na natureza e que exibem extraordinária diversidade genômica. Além de sua importância para o desenvolvimento da biologia molecular, os fagos são considerados potenciais agentes terapêuticos no controle de bactérias multirresistentes a antibióticos. A ampla maioria dos bacteriófagos conhecidos estão classificados morfologicamente nas famílias Myoviridae, Siphoviridae e Podoviridae, que compõem a ordem Caudovirales. A adsorção do fago a superfície bacteriana é a primeira etapa da interação e um requerimento absoluto para o sucesso da infecção e posterior replicação do genoma do fago, seguida pela produção e liberação das partículas virais. Os determinantes mais comumente envolvidos na etapa de adsorção são a pilina majoritária (PilA) do pilus do tipo 4 (T4P) e o lipolissacarídeo (LPS), ambos presentes na superfície bacteriana, e as estruturas da cauda da partícula viral. A compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na interação dos fagos com cepas bacterianas suscetíveis é um dos requisitos para a avaliação de seu potencial de uso na fagoterapia. Em trabalho anterior de nosso grupo, foram isolados seis fagos (ZC01, ZC03, ZC04, ZC06, ZC07 e ZC08) de amostras de compostagem, utilizando-se Pseudomonas aeruginosa PA14 como hospedeira, os quais tiveram seus respectivos genomas sequenciados. Os genomas dos fagos ZC01, ZC03 e ZC08 foram analisados e foi demonstrado experimentalmente que ZC01 (Siphoviridae) e ZC03 e ZC08 (Podoviridae) têm uma abrangência restrita quanto a suscetibilidade à infecção de isolados clínicos de P. aeruginosa. Resultados anteriores também apontaram o T4P como receptor para a adsorção dos fagos ZC01, ZC03 e ZC08. No presente trabalho, tivemos como objetivo aprofundar a caracterização genômica dos outros três fagos isolados da compostagem (ZC04, ZC06 e ZC07), também da família Podoviridae, e comparar seus determinantes potencialmente envolvidos na interação específica com P. aeruginosa. Além disso, analisamos características de componentes da superfície bacteriana preditos como receptores específicos desses fagos, através da análise de genomas de 18 isolados clínicos que experimentalmente se mostraram suscetíveis ou resistentes à infecção por esses fagos. Os resultados obtidos nos permitem concluir que os fagos de P. aeruginosa ZC03, ZC04, ZC06, ZC07 e ZC08, mesmo que muito próximos filogeneticamente e pela alta similaridade de seus genomas, apresentam diferenças potencialmente importantes para suas respectivas capacidades de infecção e propagação. A análise do proteoma predito mostrou importantes diferenças nas fibras das caudas desses fagos que podem ser relevantes para explicar suas distintas capacidades de infecção a alguns isolados clínicos. Por outro lado, não observamos uma relação perfeita entre capacidade de infecção dos fagos ZC01, ZC03 e ZC08 e as diferentes estruturas primárias da pilina majoritária PilA identificada nos genomas dos 18 isolados de P. aeruginosa. Também não foi possível identificar relação entre suscetibilidade ou resistência à infecção com os distintos padrões de glicosilação da PilA ou com os sorotipos (tipo de antígeno O do LPS) preditos para estes isolados. Os resultados obtidos sugerem que a relação entre a capacidade de infecção dos fagos e seus determinantes que participam na etapa de adsorção está associada a diferentes interações com estruturas distintas na superfície bacteriana.