Sequenciamento, anotação e análise do genoma de Mycobacterium pinnipedii e genômica comparativa de espécies do Complexo Mycobacterium tuberculosis - Pereira, Taiana Tainá Silva (2019)
O Complexo Mycobacterium tuberculosis (MTBC) causa tuberculose em humanos e animais e é composto de 12 espécies bacterianas com diferentes tropismos por hospedeiros e perfis de virulência. O MTBC se originou na África, e evoluiu clonalmente por meio de mutações pontuais e deleções genéticas de até 12Kb. Apesar das variações fenotípicas, sequências homólogas de genomas do MTBC são 99,95% idênticas e transferências horizontais de genes são consideradas ausentes. Estudos compreensivos de genômica comparativa incluindo todas as espécies de MTBC a fim de identificar os determinantes genéticos dessas diferenças fenotípicas não estão disponíveis. Paralelamente, a recente descoberta de uma estirpe relacionada a Mycobacterium pinnipedii infectando múmias peruanas pré-colombianas, isto é, antes da introdução europeia da tuberculose nas Américas, levantou dúvidas quanto ao papel do M. pinnipedii na evolução do MTBC e sobre a co-evolução desses patógenos com populações humanas. Desta forma, esta dissertação tem como objetivos: (i) sequenciar e anotar os genomas completos de estirpes de M. pinnipedii isoladas de um leão marinho no Brasil e compará-los com outras estirpes da mesma espécie depositadas em bancos de dados públicos; (ii) produzir uma avaliação de genômica comparativa de todos as espécies descritas do MTBC a fim de identificar genes relacionados à virulência e à adaptabilidade ao hospedeiro. No primeiro estudo, foi realizado o sequenciamento dos genomas completos de dois isolados de M. pinnipedii obtidos da carcaça de um leão marinho ( Otaria flavescens) encontrada no Rio Grande do Sul. Análises comparativas das mutações encontradas nesses genomas indica que esse animal estava infectado por duas estirpes diferentes desta bactéria. Este achado constitui o primeiro relato de infecção mista por M. pinipedii nesta espécie hospedeira e sugere que o patógeno é altamente endêmico na população de origem deste animal. Em contraste com estirpes de M. tuberculosis, a genômica comparativa entre estirpes modernas e antigas de M. pinnipedii depositadas em bancos de dados públicos indica proteomas altamente conservados e a ocorrência de um decaimento gênico através de deleções e pseudogenização, em um processo ativo de redução do genoma que vem ocorrendo há, pelo menos, 1.000 anos. Por fim, duas linhagens filogenéticas, modernas de M. pinnipedii foram detectadas globalmente, circunscritas por geografia e, consequentemente, por espécies hospedeiras. No segundo estudo, o objetivo foi investigar a presença e conservação de epítopos de células T e fatores de virulência no genoma core, acessório e espécie específico de 205 estirpes do MTBC. A estrutura do pan-genoma do MTBC mostra que a maioria das proteínas (832.234/866.916, 96,00%) está no genoma core, que é composto por proteínas importantes para a sobrevivência bacteriana. A análise da arquitetura do genoma acessório de MTBC com a distribuição dos epítopos mostrou, pela primeira vez, um mecanismo de variação antigênica de epítopos de células T baseado na perda de genes. Adicionalmente, foi possível observar variações significativas na quantidade de genes relacionados aos fatores de virulência, principalmente em estirpes de M. pinnipedii e M. africanum , sugerindo que a perda gênica relacionada à virulência possui importante papel nos fenótipos bacterianos. Em conclusão, os resultados apresentados contribuem para o entendimento da interação patógeno-hospedeiro de M. pinnipedii e outros membros do MTBC, sugerindo marcadores genéticos importantes dessa interação, e elucidando efeitos de pressões seletivas na determinação dos fenótipos de adaptabilidade hospedeira e virulência do grupo clonal MTBC.