Exploração da diversidade genômica, taxonômica e funcional dos gêneros Wolbachia e Klebsiella

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Andrade, Bruno Gabriel Nascimento
• Orientador(a): Vicente, Ana Carolina Paulo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Link de acesso: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/18280

Abordagens filogenômicas, funcionais e taxonômicas in silico têm sido utilizadas na exploração da diversidade de espécies de microrganismos, na solução de relações filogenéticas e evolutivas, utilizando a informação genômica de forma global. Abordagens, que incluem a identidade média de nucleotídeos (ANI), tipagem da sequencia multilocus (MLST) e hibridação DNA-DNA (GGD), consubstanciam a taxonomia genômica de bactérias, sendo a abordagem atual para a identificação e classificação principalmente de organismos não cultiváveis. O gênero de bactérias Wolbachia contém endossimbiontes obrigatórios e facultativos que infectam mais de 40% de todas as espécies de artrópodes e várias espécies de nematoides. Bactérias deste gênero, são classificados como pertencentes a espécie Wolbachia pipientis. A partir de análises genéticas utilizando apenas três genes, ftsZ, wsP e 16S, bactérias desta espécie são classificados em 16 supergrupos filogenéticos. Recentemente, utilizando algumas abordagens de taxonomia genômica, foi sugerido que estes supergrupos filogenéticos corresponderiam a várias espécies. Klebsiella pneumoniae, uma espécie de bactéria de vida livre e também um patógeno oportunista, era classificada, com base nos genes parCe gyrA, em três grupos filogenéticos KP-I, KPII-A, KPII-B e KP- III. Recentemente, aplicando um conjunto de sete genes e identidade média de nucleotídeos foi definido que estes grupos filogenéticos corresponderiam a três espécies, K. pneumoniae, K. quasipneumoniae e K. variicola Neste estudo aplicamos filogenômica e abordagens de taxonomia genômica para reanalisar e explorar, sob o ponto de vista do conteúdo genômico global, a diversidade e classificação destes dois gêneros de bactérias. Recuperamos todos os genes codificadores das proteínas ribossomais (rMLST) e genes compartilhados por todos os genomas analisados (cgMLST), de 26 genomas de Wolbachia e 91 genomas de Klebsiella. Determinamos a identidade média de nucleotídeos (gANI), hibridação DNADNA in silico (GGD) e alinhamento da fração (AF). A diversidade funcional do gênero Wolbachia foi explorada por análise de enriquecimento funcional. Geramos, através de sequenciamento de alto desempenho, o genoma de um isolado clínico de K. variicola (BZ19) e um isolado clínico de K. quasipneumoniae (K142).As análises filogenômicas com o gênero Wolbachia geraram os mesmos 16 supergrupos exceto pelo isolado wVulC, classificado previamente no supergrupo B, que definiu um novo supergrupo Agregando as abordagens rMLST, cgMLST, gANI e GGD ao esquema prévio de taxonomia genômica de Wolbachia ficou claro queas bactérias dos supergrupos pertencem a distintas espécies de Wolbachia e que o isolado wWulC seria uma nova espécie, a qual propomos o nome 'Candidatus Wolbachia vulgaris\2019. Existem diferenças funcionais significativas entre os endossimbiontes obrigatórios e facultativos, principalmente quanto à presença de genes associados com fagos, prófagos e elementos transponíveis nos genomas dos facultativos. As análises de filogenômica e de taxonomia genômica definiram de forma robusta as espécies K. pneumoniae, K variicola e K. quasipneumoniae. 39 genomas de isolados previamente classificados como K. pneumoniae apresentaram métricas abaixo dos limites de delineação de espécies (GGD < 70,cgMLST <95, gANI < 96) quando comparados com o genoma da linhagem tipo K. pneumoniae HS11286T sendo que 14/39 e 25/39 apresentaram métricas compatíveis com a linhagens tipo de K. quasipneumoniae 01030T e K. variicola DSM15968T, respectivamente. O genoma da Klebsiella sp. 10982, corresponderia a uma nova espécie relacionada a K. variicola