Filogenia molecular e genômica comparativa de bactérias Gram-positivas do trato gastrintestinal

Doutoranda: Daniele Ferreira da Silva

Orientadora: Célia Alencar de Moraes

Co-orientadores: Arnaldo Chaer Borges

Marisa Vieira Queiroz

Cosme Damião Cruz

Universidade Federal de ViçosaUniversidade Federal de Viçosa Departamento de MicrobiologiaDepartamento de Microbiologia

Pace, N. R. (1997) Science 276, 734-740

Essa árvore mostra os três principais ramos descritos por Woese e colaboradores

DINÂMICA GENÔMICA

Mutação

Relógio Molecular

Transferência Horizontal de

Genes

Duplicação Gênica Perda de Genes

Recombinação

Exon-shuffling

ORTOLOGIA E PARALOGIA

Especiação

Espécie X

Espécie Y

Evento de Duplicação Mutação e

Seleção Natural

NOVOS GENES

Pressão seletiva

Nova Função

Duplicação

Mutações

Novos genes, novas funções

Aumento de complexidade

Total de seqüências depositadas no GenBank

TOTAL DE SEQÜÊNCIAS DEPOSITADAS NO GENBANK

Makarova, In press

Características gerais dos genomas de Lactobacilalles

sequenciados

Barreiras Gastrintestinais

Microrganismos Probióticos

Lactobacillus delbrueckii UFV

H2b20

Microrganismos Patogênicos

Listeria monocytogenes

Quais genes de resistência e/ ou de virulência são comuns a ambos?

COMPOSIÇÃO DA MICROBIOTA INTESTINAL

Efeitos Nocivos/Patogênicos Funções Promotoras de Saúde

Listeria monocytogenesLactobacillus

Eubactérias

Bifidobacteria

Inibição do crescimento de bactérias nocivas

Estimulação do sistema imunológico

Absorção de minerais

Síntese de vitaminas

Estímulo do peristaltismo intestinal

Controle de casos de diarréia

Streptococcus

Septicemia neonatal

Meningite

Abortos ou geração de natimortos

De Vos, 2004

Representação esquemática de bactérias intestinais benéficas, comensais e patogênicas.

72 genes foram induzidos durante a passagem pelo TGI

Robbins et al. 1999

listeriolysin

hostactin

divisionpropulsion

spread

9 genes envolvidos no transporte e aquisição de açúcares

L. monocytogenes, L. innocua e Bifidobacterium longum

Celobiose PTS-IIC

Genes de estresse: ClpC, transportador multidrogas e ptn de efluxo de cátions Helicobacter pylori, Streptococcus mutans, L. monocytogenes

PlnI Plantaricina

Genes envolvidos no metabolismo de arginina, prolina e biotina Vibrio choleare, E. coli, H. pylori, L. monocytogenes

BglG L. monocytogenes

19 genes foram identificados em várias vias, incluindo DNA e metabolismo de energia, síntese de ptns e fermentaçãoRegulador 1,3- propanodiol e curta cadeia de dehidrogenase em Klebsiella pneumoniae

Tamanho do genoma. pb 1,864,998

Conteúdo GC,% 49,7

Conteúdo GC das CDS,*% 51,6

Conteúdo GC das CDS* na 3a posição do códon, % 65,0▪

Número de CDS* 1562

CDS* como % da seqüência do genoma 73

Número de CDS com função desconhecida 598

Número de pseudogenes 270

Número de rrn operons 9

Número de genes tRNA 95

Características do genoma do L. bulgaricus ATCC11842

*CDS não anotadas como “fragmento”

▪64,4% se pseudogenes são incluídos na análise.van de Guchte et al., 2006.

Relação entre o conteúdo GC na 3a posição das sequências codificadoras (GC3) e conteúdo GC genômico em 232 genomas de eubactérias.

Atlas genômico do L. bulgaricus.

van de Guchte et al., 2006.

Sintenia entre os genomas de L. bulgaricus e L. acidophilus.

van de Guchte et al., 2006.

Makarova et al., in press

Árvore filogenética de Máxima Verossimilhança dos Lactobacillales construída com base no alinhamento das 4 subunidades (alfa, beta, beta’ e delta) da RNA polimerase dependente de DNA.

Makarova et al., 2006

Genes conservados e únicos nos genomas de Lactobacilalles. “Homólogos” indicam genes com homólogos identificados em outros organismos fora desses analisados no trabalho, mas que não puderam ser incluídos em qualquer grupo dos COGs. “Órfãos” são genes putativos sem homólogos detectáveis.

Makarova et al., 2006

Reconstrução da evolução do conteúdo de genes em Lactobacilalles.

HipóteseHipótese

Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 e L. monocytogenes

compartilham semelhanças com relação a genes de

resistência às condições prevalecentes no TGI e das

respectivas características de probiose e virulência .

OBJETIVO GERALOBJETIVO GERAL

Estudar as relações filogenéticas de Lactobacillus e Listeria a

partir de comparação de seqüências nucleotídicas de genes

codificadores de funções que conferem resistência às

condições prevalecentes no trato gastrintestinal e dos genes

homólogos em estirpes probióticas, comensais e

patogênicas.

ESTRATÉGIA ESTRATÉGIA EXPERIMENTALEXPERIMENTAL

L. monocytogenes EGD-e

L. innocua CLIP 11262

L. acidophilus NCFM

L. plantarum WCFS1

L. johnsonii NCC533

L. gasseri

IDENTIFICAÇÃO DE GENES DE INTERESSE

(probiose, patogenicidade e virulência)

NCBI

BLAST P- homólogos

COG- ortólogos

Análise Filogenética

In silico

GENES DE PROBIOSE, PATOGENICIDADE E VIRULÊNCIA

DETECÇÃO EM L. delbrueckii UFV H2b20

PCR

CLONAGEM DE POSITIVOS

iPCR

SEQÜENCIAMENTO

ANÁLISE FILOGENÉTICAIn silico

Laboratório

EXPRESSÃO DE GENES SELECIONADOS in vitro EM CONDIÇÕES DE TRATO GASTRINTESTINAL

PCR em Tempo Real

Laboratório

DÚVIDAS E SUGESTÕESDÚVIDAS E SUGESTÕES