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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/62014
ESTUDO GENÔMICO DE ISOLADOS DE YERSINIA PESTIS DO BRASIL
Peste
Genômica
Fatores de virulência
Epidemiologia molecular
Tipagem de Sequências Multilocus
Análise de Sequência de DNA
metodos
Dados de Sequência Molecular
Loci Gênicos
Pitta, João Luiz de Lemos Padilha | Date Issued:
2023
Advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil.
Abstract in Portuguese
Yersinia pestis, o agente etiológico da peste, tem uma história evolutiva recente e é considerada uma espécie geneticamente homogênea. A doença foi responsável por milhões de mortes ao longo de três pandemias e continua vitimando pessoas, principalmente na África e Américas. Atualmente o Brasil vive um período de silêncio epidemiológico, porém, anticorpos contra esta bactéria ainda são detectados em animais sentinelas, sugerindo atividade da infecção no ciclo silvestre. O presente estudo utilizou abordagens in silico para analisar 406 genomas de Y. pestis isolados no Brasil entre 1966 e 1997, pertencentes ao Serviço de Referência Nacional em Peste da Fiocruz/PE. Foram realizadas três análises principais, sendo estas análises de SNV, pangenoma e cgMLST, onde os resultados foram cruzados com os dados epidemiológicos. A análise do pangenoma agrupou as cepas em clados, baseando-se na presença ou ausência de genes. Cepas de quatro clados principais (C, E, G e H) foram destacadas pela ausência de genes, com ênfase nos genes associados a importantes fatores de virulência de Y. pestis. Destaca-se, entre esses genes ausentes, os associados a formação de biofilme, adesão celular, aquisição e transporte de ferro e ao sistema de secreção tipo 6 (T6SS). As cepas do clado G apresentaram o maior número de genes ausentes. O clado E apresentou significativa ausência de genes relacionados ao sistema de secreção T6SS, um sistema pouco estudado para patogenicidade de Y. pestis, enquanto o clado H demonstrou, predominantemente, a ausência de genes relacionados a plasmídeos. Juntos, esses resultados sugerem uma atenuação da virulência ao longo do tempo nessas cepas. Não foram encontrados genes associados à resistência aos antimicrobianos nos genomas das cepas analisadas. A análise cgMLST associou dados genômicos e epidemiológicos, destacando padrões evolutivos relacionados aos anos de isolamento e surtos de Y. pestis no Brasil. Três agrupamentos principais se destacam por terem cepas recuperadas de dois períodos distintos na Chapada do Araripe, sendo um com cepas do fim dos anos 60 até 1972 e outro que aparece após o breve período de silêncio epidemiológico a partir de 1973/74. Analisando esses agrupamentos de cepas por surtos, foi possível destacar um grupo de cepas do surto do município de Triunfo entre os anos de 1978 e 1979. Um outro agrupamento em evidência foi o das cepas na Chapada da Borborema, com todas as cepas isoladas do estado da Paraíba no período entre 1979 e 1982. A análise de SNV mostrou que as cepas desses surtos também tiveram acúmulo de variações acima da média para o conjunto de cepas analisadas, corroborando com a análise de cgMLST. Assim, com os resultados obtidos foi possível cruzar os dados genômicos e epidemiológicos, contribuindo para a compreensão da microevolução genética e da virulência em Y. pestis no Brasil, ressaltando a importância da utilização de dados genômicos em investigações epidemiológicas .
Abstract
Yersinia pestis, the etiological agent of plague, has a recent evolutionary history and is considered a genetically homogeneous species. The disease was responsible for millions of deaths throughout three pandemics and continues to victimize people, mainly in Africa and the Americas. Brazil is currently experiencing a period of epidemiological silence, however, antibodies against this bacterium are still detected in sentinel animals, suggesting infection activitymin the sylvatic cycle. The present study used in silico approaches to analyze 406 genomes of Y. pestis isolated in Brazil between 1966 and 1997, belonging to the National Reference Service of Pest of Fiocruz/PE. Three main analyses were performed, these being SNV, pangenome, and cgMLST analyses, in which the results were cross-referenced with epidemiological data. Pangenome analysis grouped strains into clades, based on the presence or absence of genes. Strains from four main clades (C, E, G and H) were highlighted by the absence of genes, with an emphasis on genes associated with important virulence factors of Y. pestis. Among these missing genes, those associated with biofilm formation, cell adhesion, iron acquisition and transport and the type 6 secretion system (T6SS) stand out. Clade G strains had the highest number of missing genes. Clade E showed a significant absence of genes related to the T6SS secretion system, a system that has been minimally studied in relation to the pathogenicity of Y. pestis, while clade H demonstrated, predominantly, the absence of genes related to plasmids. Together, these results suggest an attenuation of virulence over time in these strains. No genes associated with antimicrobial resistance were found in the genomes of the strains analyzed. The cgMLST analysis associated genomic and epidemiological data, highlighting evolutionary patterns related to the years of Y. pestis isolation and outbreaks in Brazil. Three main clusters stand out for having strains recovered from two distinct periods in Chapada do Araripe, one with strains from the late 1960s to 1972 and the other appearing after the brief period of epidemiological silence from 1973/74. Analyzing these strains by outbreaks, it was possible to highlight a group of strains from the outbreak in the municipality of Triunfo between the years 1978 and 1979. Another grouping in evidence was that of the strains in Chapada da Borborema, with all strains isolated from the state of Paraíba in the period between 1979 and 1982. The SNV analysis showed that the strains from these outbreaks also had an accumulation of variations above the average for the set of strains analyzed, corroborating the cgMLST analysis. Thus, with the results obtained, it was possible to cross-reference genomic and epidemiological data, contributing to the understanding of genetic microevolution and virulence in Y. pestis in Brazil, highlighting the importance of using genomic data in epidemiological investigations .
DeCS
Yersinia pestisgenetPeste
Genômica
Fatores de virulência
Epidemiologia molecular
Tipagem de Sequências Multilocus
Análise de Sequência de DNA
metodos
Dados de Sequência Molecular
Loci Gênicos
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