Achados em genômica comparativa de Mycobaterium caprae e seus impactos no metabolismo e crescimento in vitro.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Romano, Giovanni Emiddio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Mycobacterium caprae; Mycobacterium tuberculosis Complex; Comparative genomic; Complexo Mycobacterium tuberculosis; Genômica comparativa; Metabolism; Metabolismo
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42132/tde-18012022-171300/

A tuberculose (TB), causada por bactérias do Complexo Mycobacterium tuberculosis (MTBC), é a maior causa de morte humana por um único patógeno no mundo. Um agravante subestimado desta enfermidade é a TB zoonótica causada por membros do MTBC de importância veterinária, como o M. bovis e M. caprae. Descrito primeiramente em 1999, M. caprae é encontrado principalmente em países europeus afetando diferentes animais, incluindo bovinos, caprinos, cervídeos, coelhos, elefantes e etc, sendo responsável por um terço dos casos de TB zoonótica em regiões endêmicas. Ao contrário de M. tuberculosis e M. bovis, pouco se sabe sobre a biologia de M. caprae. Em nosso laboratório, observamos um fenótipo de crescimento limitado durante o cultivo desta espécie in vitro quando comparado a M. tuberculosis e M. bovis, sugerindo que M. caprae apresente alterações metabólicas importantes. Por possuírem uma evolução clonal e genomas altamente similares, com >99.95% de identidade em regiões homólogas, membros do MTBC podem ser analisados por genômica comparativa utilizando M. tuberculosis como referência. Assim, utilizando um banco de dados de 72 genomas de M. caprae, avaliamos a presença de polimorfismos de único nucleotídeo (SNPs), inserções e deleções (Indels) comuns aos genomas desta espécie em relação a M. tuberculosis H37Rv e o impacto destas mutações nas proteínas e no metabolismo de M. caprae. Por fim, propusemos hipóteses sobre a formulação de um meio de cultura específico para M. caprae. Foram detectadas 1.577 variações (SNPs e indels) em pelo menos 95% dos 72 genomas de M. caprae quando comparados a M. tuberculosis H37Rv, traduzindo em um total de 731 proteínas com SNPs não sinônimos ou frameshifts em regiões codificadoras com potencial de afetar a função proteica. Com base no software PROVEAN e assumindo que proteínas com frameshifts perdem sua atividade, 203 (27.77%) dessas proteínas mostraram mutações deletérias para sua função. Essas proteínas potencialmente deletérias conferem lesões metabólicas importantes no metabolismo central de carbono associadas a metabolização do piruvato e ciclos de Krebs e metilmalonil, influenciando diretamente na produção de succinato e moléculas redutoras. Importantes alterações foram também observadas nos metabolismos de colesterol e nitrato, enquanto outras enzimas deletérias eram metabolicamente redundantes. Foi possível também observar mutações deletérias em fatores de virulência e em proteínas relacionadas ao metabolismo de dormência bacteriana. Portanto, hipotetizamos que as mutações descritas neste trabalho afetam diretamente a replicação in vitro e in vivo, e sugerimos uma nova formulação para meio de cultivo baseado em estratégias para aumentar a produção de succinato, e consequentemente fumarato e malato, e combater o estresse oxidativo e o desbalanço de poder redutor. Esse é o primeiro estudo a avaliar o metabolismo de M. caprae e esperamos que esses achados contribuam para a compreensão do metabolismo adaptativo e para melhorar o crescimento dessa espécie in vitro, contribuindo para pesquisas e diagnóstico.