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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-201735

Resumo

Mycobacterium bovis é o agente causador da tuberculose bovina, responsável por uma doença com perdas anuais para a agropecuária global de 3 bilhões de dólares além de sérias repercussões na saúde pública e saúde animal. O sequenciamento genômico e avanços nas técnicas de tipagem molecular têm contribuído para o estudo epidemiológico da tuberculose bovina, por meio da identificação e caracterização de isolados de M. bovis. O genoma de M. bovis é 99,95% idêntico em sequência de nucleotídeos ao genoma de Mycobacterium tuberculosis. Apesar da elevada relação genética global, essas espécies exibem uma grande variedade de fenótipos; a deleção da informação genética, juntamente com a presença de polimorfismos de um único nucleotídeo (SNPs) ao longo do cromossoma das espécies provavelmente explica a diferença na gama de hospedeiros, virulência e imunopatologia encontrada entre estas espécies. O objetivo deste trabalho foi sequenciar, montar, analisar e caracterizar geneticamente genomas micobacterianos, bem como analisá- los filogeneticamente, estabelecendo relações entre os mesmos e comparar um repertório de genes de virulência presentes nos genomas dos isolados M. bovis 04-303 e 534 que apresentam perfis patogênicos contrastantes. A sequência do genoma de AN5 foi obtidas utilizando a tecnologia MiSeq e a montagem do genoma assistida pelo genoma referência: M. bovis AF2122/97. A montagem contém 70 contigs e N50 150.219. O genoma compreende 3.938 sequências codificadoras (CDs) e 48 genes de RNA (3 rRNAs e 45 tRNAs). Nenhuma deleção ou variação genética no isolado M. bovis AN5 utilizado para produção do PPDBR apoia a diferença proteômica encontrada quando comparado ao PPDUK. As sequências dos genomas de M. bovis 04-303 e 534 foram também obtidas utilizando a tecnologia MiSeq. Todos os genes de ambos genomas foram analizados, utilizando M. bovis AF2122/97 como referência. Mutações nucleotídicas foram encontradas em 31 genes de virulência no isolado 04-303: 21 mutações não sinônimas missense (substituição de aminoácidos), 9 mutações de deleção (supressão de aminoácidos) e uma mutação de inserção (inserção de aminoácido). Em relação ao isolado 534, mutações nucleotídicas foram encontradas em 47 genes de virulência: 24 mutações não sinônimas missense, 20 mutações de deleção e 3 mutações de inserção. Dezoito dessas mutações foram comuns em ambos os genomas. As mutações encontradas em genes de virulência estão em concordância com o fenótipo atenuado do isolado M. bovis 534. Estas mutações estão apenas parcialmente em consonância com o fenótipo virulento do isolado M. bovis 04-303. Análises filogenéticas e de processos evolutivos de 38 genomas sequenciados de M. bovis das Américas, Europa, Ásia e África apontaram que isolados norteamericanos estão evoluindo distintamente da maioria dos isolados sul-americanos, além de apresentarem menor pressão de seleção. Através de datação de divergência e da posição basal apresentada por isolados humanos nas árvores filogenéticas evidenciando a origem de M. bovis há aproximadamente 10.000 anos atrás, além de corroborar com a afirmativa de Mycobacterium tuberculosis como progenitor de M. bovis.

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Mycobacterium bovis is the causative agent of bovine tuberculosis, a disease responsible for annual losses to global agriculture of $3 billion and with serious repercussions for public health and animal welfare. The genome sequencing and advances in molecular typing techniques have contributed to the epidemiological study of bovine tuberculosis, through the identification and characterization of M. bovis isolates. M. bovis genome is 99,95% identical in nucleotide sequence to Mycobacterium tuberculosis. Despite their high overall genetic relationship, this species exhibit a wide variety of phenotypes; the deletion of genetic information, together with the presence of a single nucleotide polymorphism (SNP) along chromosomes of the species, probably explain the different host ranges, virulence and immunopathology found among these species. The aim of this study was to sequence, assemble, analyze and characterize genetically mycobacterial genomes and analyze them phylogenetically, establishing relationships between them and compare a repertoire of virulence genes present in the genomes of M. bovis isolates 04-303 and 534 with contrasting pathogenic profiles.The genome sequence of AN5 was obtained using MiSeq technology and the assembly was performed with a reference-assisted genome: M. bovis AF2122/97 strain. The assembly contains 70 contigs and an N50 of 150,219. The M. bovis AN5 genome comprises 3,938 coding sequences (CDSs) and 48 RNA genes (3 rRNAs and 45 tRNAs). Neither gene deletion nor gene variation in M. bovis AN5 strains used for production of PPDBR supports the proteomic differences compared with PPDUK. The genome sequence of 04-303 and 534 were also obtained using MiSeq technology. All genes of both M. bovis genome were analyzed using AF2122/97 as a reference genome. Nucleotide mutations were found in 31 virulence genes of 04-303: 21 missense mutations (amino acid replacement), 9 deletion mutations (deletion of amino acid) and 1 insertion mutation (insertion of amino acid). Concerning the 534 strain, nucleotide mutations were found in 47 virulence genes: 24 missense mutations, 20 deletion mutations and 3 insertion mutations. Eighteen of these mutations were common in both genomes. Mutations found in virulence genes are in concordance with the attenuated phenotype of the M. bovis strain 534. These mutations are only partially in consonance with the hyper-virulent phenotype of the M. bovis 04-303 strain. Filogenetic analyses and evolutionary patterns in 38 sequenced genomes of M. bovis from the Americas, Europe, Asia, and Africa pointed that US strains are evolving distinctly from most South American lineages, besides presented lower selection pressure. Across divergence time and basal position of human isolates in filogenetic trees evidencing the M. bovis origin approximately of 10.000 years, and corroborate with the affirmative of Mycobacterium tuberculosis as the progenitor of M. bovis.

Biblioteca responsável: BR68.1