Análise do potencial probiótico de Lactococcus lactis subsp. lactis NCDO 2118 por meio de genômica comparativa

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Letícia de Castro Oliveira
• Orientador(a): Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Genômica comparativa; Probiótico; Lactococcus lactis subsp lactis NCDO 2118; GABA
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WFH5G

As bactérias láticas (BL) compõem um dos grupos bacterianos mais importantes da área biotecnológica. Nele, Lactococcus lactis se destaca pelo seu uso na produção de produtos fermentados, macromoléculas e na sua aplicação de benefícios à saúde, uma vez que são espécies geralmente reconhecidas como seguras (GRAS do inglês: generally recognized as safe). Neste cenário, Lactococcus lactis subsp. lactis NCDO 2118 (NCDO 2118) se sobressai como uma linhagem fermentadora de xilose e produtora de ácido gama-aminobutírico (GABA) isolada de ervilha congelada, além de sua capacidade anti-inflamatória, comprovada recentemente. O GABA pode contribuir no relaxamento muscular, além de apresentar atividade hipotensora. Entretanto, apesar destas características importantes, pouco ainda se conhece sobre os mecanismos envolvidos nos efeitos probióticos da linhagem. Neste contexto, a área da genômica pode auxiliar esclarecendo estas questões. A genômica comparativa tem revolucionado os novos estudos, por meio da determinação da plasticidade genômica entre diferentes espécies. Neste trabalho, o genoma da linhagem NCDO 2118 foi sequenciado e curado manualmente. Além disso, comparamos o seu genoma com outras linhagens, onde 5 são de L. lactis subsp. Lactis, 6 Lactococcus lactis subsp. cremoris e 2 Lactococcus garvieae. Foram utilizados os softwares Gegenees, Mauve e BRIG para: análises filogenômicas, sintenia gênica e comparações de genomas entre as espécies anteriormente mencionadas. Foram trabalhadas em conjunto, as ferramentas GIPSy e Phast, para predição de ilhas genômicas (GEI) e fagos, respectivamente. Para predição de proteínas secretadas, o genoma foi analisado por meio da ferramenta SurfG+. Nas análises filogenômicas, uma alta similaridade foi observada entre NCDO 2118 e Lactococcus lactis subsp. lactis KF147 (KF147), ambas isoladas de plantas. Além das análises de sintenia terem mostrado claramente o alto grau de conservação da ordem gênica entre ambas linhagens. Foram preditas também, 15 ilhas genômicas, onde 4 delas são ilhas metabólicas (MI) e 7 são ilhas simbióticas (SI). As quatro MI são compartilhadas em comum com todas as linhagens analisadas aqui, enquanto duas das SI são compartilhadas pelas NCDO 2118 e KF147. Dentre os 98 genes relacionados a bacteriocinas (que podem auxiliar a regulação e secreção destas), identificamos 3, uma de cada classe (classes I, II e III); além disso, identificamos 5 regiões de fago, sendo 3 delas preditas como intactas. As proteínas preditas como secretadas em NCDO 2118 foram comparadas com as proteínas de Lactococcus lactis subsp. lactis IL1403, considerada, em estudos recentes, como uma linhagem que não possui atividade probiótica. Assim, foram preditas 34 proteínas exclusivas de NCDO 2118, e neste conjunto, alguma(s) dela(s) pode(m) estar relacionadas com a sua capacidade probiótica. No geral, o alto grau de similaridade entre todas as linhagens apontam que as SI compartilhadas em comum entre NCDO 2118 e KF147 foram responsáveis pela relação próxima nas análises filogenômicas e também pela adaptação destas linhagens a plantas. As MI, por outro lado, são altamente conservadas entre as linhagens, como esperado, dado o uso destas em vários processos metabólicos industriais. Finalmente, as três classes de bacteriocinas podem ter um papel de grande importância contra invasão de linhagens competitivas ou influência no sistema imune do hospedeiro, além de poder estar envolvidas na característica probiótica desta linhagem.