Genômica comparativa de micobactérias ambientais da Mata Atlântica

Abstract

Atualmente com mais de 180 espécies descritas, o gênero Mycobacterium está em evidência devido ao aumento no número de casos de tuberculose e de infecções oportunistas causadas por micobactérias ambientais. Embora muito se conheça sobre M. tuberculosis, M. leprae e M. bovis, poucos estudos se concentraram na caracterização detalhada de micobactérias ambientais, as quais encontram-se globalmente distribuídas, sendo encontradas inclusive na Mata Atlântica. Em uma época de acelerado desenvolvimento das tecnologias genômicas, a comparação entre genomas é uma ferramenta fundamental para elucidar diversos aspectos da biologia de quaisquer seres vivos, inclusive das micobactérias. Portanto, o presente estudo tem como foco a caracterização molecular detalhada de quatro micobactérias isoladas da Mata Atlântica, identificando sua capacidade metabólica, antígenos compartilhados com a cepa vacinal BCG Moreau e seu potencial biotecnológico, bem como fornecer subsídios para entender aspectos relacionados a patogenicidade desses isolados. Os isolados foram obtidos da Coleção de Bactérias da Mata Atlântica (CBMA - IOC/Fiocruz) e seus genomas foram sequenciados através das plataformas 454 GS Jr. (Roche) e HiSeq 2500 (Illumina) Após montagem e anotação dos genomas, observou-se que três isolados apresentavam genomas em torno de 6,3 Mb e um isolado com 4,8 Mb, com aproximadamente 6.000 sequências codificantes para cada. Os isolados da CBMA apresentam mais genes envolvidos na degradação de compostos aromáticos e de genes da via de metabolismo de derivados do colesterol quando comparados com micobactérias intracelulares. Através da análise filogenética utilizando os marcadores 16S rRNA, hsp65 e rpoB foi possível diferenciar os quatro isolados da Mata Atlântica e as espécies de referência e, associado a outras análises realizadas, propor estes isolados como novas espécies. Estes isolados micobacterianos apresentam diversas cutinases, identificadas no genoma e no secretoma, que podem ser atrativas como biocatalizadores de processos industriais envolvendo reações de hidrólise, esterificação e trans-esterificação. Os quatro isolados são capazes de serem transformáveis, embora apresentem níveis diferentes de eficiência de transformação e estabilidade plasmidial, e apresentam sinais genéticos interessantes para o desenho de novos sistemas de expressão. Foram identificados diversos genes relacionados a virulência, com valores próximos aos observados para M. tuberculosis e M. smegmatis e também vários antígenos micobacterianos importantes, tanto pela anotação do genoma como pelo secretoma, tais como: Ag85, GlnA1, Mpt51, Mpt53, Mpt63, Mpt64, Mpt70 e MTB12. Ao contrário do observado em M. smegmatis mc²155, os quatro isolados micobacterianos apresentam diminuição na quantidade de bacilos viáveis durante a infecção em células THP-1. Desse modo, as micobactérias isoladas da Mata Atlância (Rio de Janeiro) começam a ser caracterizadas, seu potencial biotecnológico explorado e sua infectividade estudada.