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ANÁLISE DE ALVOS MOLECULARES QUANTO AO POTENCIAL DE USO COMO \201CDNA BARCODE\201D PARA IDENTIFICAÇÃO DE ESPÉCIES DE LEISHMANIA
Leishmania
Código de Barras de DNA Taxonômico
Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons
Biologia Molecular
Leishmania
Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons
Graça, Grazielle Cardoso da | Date Issued:
2016
Author
Advisor
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
O gênero Leishmania foi descrito pela primeira vez em 1903 e a partir daí um grande número de espécies foi descrito. Embora os esquemas taxonômicos tem utilizado cada vez mais características intrínsecas para identificar as espécies de Leishmania, estes ainda tem como base as classificações baseadas em características extrínsecas. Muitas espécies forma descritas considerando as características epidemiológicas, ecológicas e biológicas. O atual sistema de classificação propõe a descrição de mais de 30 espécies e tem como base os resultados das análises de isoenzimas "multilocus enzyme electrophoresis", MLEE), técnica essa que ainda é considerada como padrão ouro para identificação de espécies de Leishmania. Alguns estudos empregando um único locus para identificação de Leshmania sugerem a revisão da taxonomia deste gênero. Em um sentido amplo, a análise por um único locus tem sido descrita como análise de código de barras, embora estudos de código de barras "tradicionais" empreguem normalmente o gene mitocondrial citocromo oxidase I - COI. Em todos os estudos de código de barras (sentido amplo), a identificação das espécies Leishmania considera os resultados de MLEE para fins de comparação e nem um destes estudos demonstra total concordância entre as análises de sequência de DNA e os resultados de MLEE, além de algumas discordâncias terem sido detectados entre diferentes análises de DNA No presente estudo analisamos sequências disponíveis no GenBank correspondentes a 19 alvos. Além disso, produzimos 161 sequências para o gene hsp70, totalizando 317 sequências correspondendo a 29 espécies de Leishmania e ainda 255 sequências correspondentes a um fragmento de aproximadamente 500pb de COI, para representantes de 27 espécies. Diferentes níveis de identificação foram obtidos pelos diversos alvos empregados, mas para a maioria das análises os resultados foram comprometidos pelas amostras disponíveis, que não representam todas as espécies, além de limitação devido ao número de isolados por espécie. Este estudo foi suplantado por hsp70 e COI. Alguns autores argumentam que a hsp70 é um bom marcador que pode superar as limitações de MLEE e promover uma boa revisão taxonômica. Os resultados das análises das sequências de hsp70 de muitas espécies de Leishmania e diferentes isolados, por método baseado em distância entre as sequências e agrupamento por NeighborJoining (NJ), indicam algum nível de definição de espécies, mas em alguns casos a delimitação de espécies não foi evidente. Os resultados obtidos com COI indicam uma melhor delimitação de espécies quando comparado com a classificação atual baseada em MLEE O melhor nível de identificação foi visto combinando NJ, com análise de "barcode gaps" que identifica a lacuna entre a distancia intraespecífica e interespecífica e também baseada em caracteres. Algumas espécies descritas não puderam ser identificadas pelo COI e para esses casos sugerimos a complementação com outros alvos. De um modo geral, os resultados apontam para a necessidade de revisão taxonomia de gênero Leishmania, com uma melhor definição das espécies deste grupo de parasitas. No entanto, destacamos o aspecto que os resultados com base em um único locus são apropriados para identificação de espécies, mas não é capaz de promover esta revisão, solicitando uma abordagem de taxonomia integrativa.
Abstract
The genus Leishmania was first described in 1903, and so far varying numbers of species were defined. Although recent hierarchical taxonomic schemes have increasingly used intrinsic characters to assignLeishmania organisms into different species, they are still heirs of the first classifications based primarily on extrinsic characters. Many species were first described grounded on ecological, epidemiological and biological characteristics. The current classification system, which proposes more than 30 species, is based on multilocus enzyme electrophoresis (MLEE), which is still the gold standard technique for the identification of Leishmania species. Several studies applied single locus for Leishmania identification and based on the results suggested a taxonomic revision for this genus. In a broad sense, single locus analysis has been referred as barcoding, although \201Ctraditional\201D barcode studies employ the Cytochrome oxidase I mitochondrial gene - COI. In all barcode studies (broad sense), Leishmania species identification considers MLEE results and none study show a total agreement between DNA sequence analysis and MLEE, and some disagreements were also detected among DNA analysis. In the present study we analyzed sequences available at Genbank corresponding to 19 targets. In addition we produced 161 sequences related to hsp70 gene, totalizing 317 sequences matching 29Leishmania species
Furthermore, 255 sequences corresponding to a \2245 500bp fragment of COI were produced, representing 27 Leishmania species. Different level of identification were produced by the diverse targets employed, but for most of the analysis the results were compromised by the samples available, which did not represent all the species and also had a limitation concerned to the number of strains per species. This was supplanted by hsp70 and COI. Some authors argue that hsp70 is a good marker that could overcome the limitations of MLEE and promote a taxonomic revision as well. The results looking for the hsp70 sequences of many Leishmania species and strains indicated some level of species definition after Neighbor Joining (NJ) tree analysis, but in some cases the species boundary delimitation was not evident. The results obtained with COI indicate the best overlap with the actual classification based on MLEE. The best level of identification was achieved combining NJ tree, barcode gaps that identifies the gap between intraspecific and interspecific distance and character-based analysis
Few named species could not be identified by COI, and for these cases we suggested the complementation with other targets. Altogether the results point to the need of taxonomy revision of Leishmania genus, with a better definition of species in this group of parasites. However, we emphasize the aspect that results based in one locus are appropriated for species identification but cannot promote this revision, which request an integrative taxonomic approach.
Keywords in Portuguese
Biologia MolecularLeishmania
Código de Barras de DNA Taxonômico
Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons
DeCS
Código de Barras de DNA TaxonômicoBiologia Molecular
Leishmania
Complexo IV da Cadeia de Transporte de Elétrons
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