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Title: Diversidade, taxonomia genômica e resistoma de micobactérias da Mata Atlântica
Advisor: Vicente, Ana Carolina Paulo
Marin, Michel Francisco Abanto
Members of the board: Degrave, Wim Maurits Sylvain
Thompson, Cristiane Carneiro
Albano, Rodolpho Mattos
Fróes, Adriana Machado
Authors: Morgado, Sergio Mascarenhas
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Abstract: O gênero Mycobacterium é diverso e ubíquo no ambiente, com quase 200 espécies descritas. As espécies são classificadas como de crescimento rápido ou lento e, em ambos os grupos, existem espécies patogênicas e patógenos oportunistas. O solo da Mata Atlântica apresenta uma significativa diversidade bacteriana e uma pequena parte dessa diversidade está preservada na Coleção de Bactérias da Mata Atlântica - CBMA/FIOCRUZ, incluindo isolados do gênero Mycobacterium. Neste estudo caracterizamos a diversidade de micobactérias da coleção CBMA utilizando a informação genômica global, tendo como objetivo sua taxonomia e caracterização do resistoma. Utilizando a taxonomia genômica foram caracterizadas cinco novas espécies de micobactérias. Estas novas espécies são filogeneticamente relacionadas com as espécies M. septicum, M. llatzerense e M. abscessus. A análise das sequências genômicas permitiu também a caracterização do mobiloma, que compreende dois micobacteriófagos completos e cinco plasmídeos. A maioria desses elementos está nos genomas dos isolados CBMA 311/312/360, pertencentes a uma das novas espécies. Estes elementos são únicos considerando o repertório de mobilomas das micobactérias até agora identificado. Este estudo corrobora o solo da Mata Atlântica como um reservatório da diversidade de micobactérias, uma vez que, pelo menos cinco novas espécies e micobacteriófagos deste gênero, foram caracterizados As análises in silico do resistoma identificaram de dezenas a centenas de genes/mecanismos relacionados à resistência aos antibióticos, dependendo da base de dados utilizada. Para associar genótipo com fenótipo, genes relacionados a três mecanismos de resistência foram analisados: proteção de alvo (genes mfpA/B), modificação de antibióticos (gene arr) e degradação (gene de beta-lactamase). As análises in vitro destes genes, em sistema heterólogo, mostraram que estes alelos mfpA/B conferiam uma redução da sensibilidade às quinolonas; e o gene da beta-lactamase (bla326) apresentou um espectro de atividade restrito aos beta-lactâmicos; e o gene arr não alterou o perfil de sensibilidade à rifampicina. Portanto, para associar um gene/mecanismo à um perfil de resistência a antibióticos, é importante que a predição pela bioinformática, mesmo baseada em análises de genoma completo, seja validada com ensaios in vitro
Abstract: The genus Mycobacterium , ubiquitous in the environment, presents a high diversity, with almost 200 species described. These species are classified into fast - and slow - growing organisms and, in both groups, there are pathogens and opportunistic species. The Brazilian Atlantic Forest soil, a hot spot of bacteria diversity, has part of this diversity preserved in the CBMA/FIOCRUZ collection which includes isolates from Mycobacterium genus. Here, we characterized the diversity of mycobacteria isolates from CBMA Collection with focus on the taxonomy and the resisto me using the whole genome information. Applying genomic taxonomy approach five new mycobacteria species were characterized. These new species are phylogenetically related to M. septicum , M. llatzerense and M. abscessus . The whole genomic sequences analyses allowed also the mobilome identification. It was characterized by two complete phages and four plasmids, most of these elements harbored by CBMA311/312/360 that belong to one of the new species. Considering the mycobacteria mobilome repertoire so far iden tified, these elements are unique. These findings corroborated the Brazilian Atlantic Forest soil as a hot spot of bacteria diversity whereas at least five new Mycobacterium species as well as mycobacteriophages were characterized. The resistome in silico analyses identified from tens to hundreds genes/mechanisms related with antibiotics resistance, depending on the database used. In order to associate genotype with phenotype, we analyzed genes related to three resistance mechanisms: target protection ( mfp A/B genes), antibiotic modification ( arr gene) and degradation (beta - lactamase gene). in vitro analyses of these genes using heterologous systems showed that these mfp A/B alleles conferred a reduction of sensibility to quinolones; and the beta - lactamase ( b la 326) gene presented a restricted spectrum of activity to beta - lactams and the arr gene did not alter the sensibility profile to rifampicin. Therefore, in order to address the role of a gene/mechanism to an antibiotic resistance profile it is important to associate the bioinformatic prediction, based on whole genome analyses, with in vitro assays.
keywords: Mobiloma
Resistoma
Diversidade de Espécies
Mata Atlântica
DeCS: Mycobacterium
Código de Barras de DNA Taxonômico
Variação Genética
Biodiversidade
Issue Date: 2017
Citation: MORGADO, S. M. Diversidade, taxonomia genômica e resistoma de micobactérias da Mata Atlântica. 2017. 133f. Dissertação (Mestrado em Biologia Computacional e Sistemas) - Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de janeiro, RJ, 2017
Date of defense: 2017-02-21
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Pós-Graduação Biologia Computacional e Sistema
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação Biologia Computacional e Sistema
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Dissertações de Mestrado

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