Análise evolutiva baseada no genoma de Pasteurella multocida proveniente de isolados veterinários
Pasteurella multocida is a commensal and opportunistic pathogen that causes several diseases such as snuffles, pneumonia, atrophic rhinitis, fowl cholera and hemorrhagic septicemia in different hosts. These diseases cause a high rate of morbidity and mortality, causing important economic loss worldw...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da UFMG |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.ufmg.br:1843/35085 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/1843/35085 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Pasteurella multocida Adaptação evolutiva Diversidade genômica Pangenoma Filogenômica Genômica comparativa Biologia computacional Evolução biológica Genoma Genômica |
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Análise evolutiva baseada no genoma de Pasteurella multocida proveniente de isolados veterinários Raquel Enma Hurtado Castillo Pasteurella multocida Adaptação evolutiva Diversidade genômica Pangenoma Filogenômica Genômica comparativa Biologia computacional Pasteurella multocida Evolução biológica Genoma Genômica |
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Vasco Ariston de Carvalho Azevedo http://lattes.cnpq.br/1020477751003832 Flávia Figueira Aburjaile |
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Pasteurella multocida is a commensal and opportunistic pathogen that causes several diseases such as snuffles, pneumonia, atrophic rhinitis, fowl cholera and hemorrhagic septicemia in different hosts. These diseases cause a high rate of morbidity and mortality, causing important economic loss worldwide. In Peru, P. multocida is a mean agent of pneumonic infection, with a high mortality rate in neonatal alpacas in the seasons of icy. This represents a major problem since the production of alpacas is one of the main economic resources from the Andes region. In this context, knowledge of genomic characteristics from P. multocida species is essential for the development of future strategies for the control and prevention of these diseases. For this reason, the UNMSM strain isolated from an alpaca with pneumonia was sequenced and 22 P. multocida strains were retrieved from the NCBI database. In this case, to decipher the genetic diversity and adaptive process of P. multocida, this work aimed to perform phylogenomic and pan genomic analyses of isolates from distinct diseases and hosts. Analysis of positive selection, prediction of genomic islands and accessory genome were performed in the phenotype established phenotypic groups. As a result, the pathogenicity of the UNMSM strain was evidenced due to the presence of the main virulence genes of the species and the presence of pathogenicity islands. However, phylogenetic analysis has shown that the UNMSM strain diverges from other lineages in the pneumonia group. Analysis of the diversity based on the nucleotide/aminoacid phylogeny and presence and absence of genes show the agreement of the clustering of lineages from established phenotypic groups. Analysis of diversity by phylogeny based on the presence and absence of genes showed greater variability in the same group. Notably, the accessory genes encode proteins associated with metabolism and transport of carbohydrates, aminoacids, cell wall and membrane biogenesis, and hypothetical proteins. The presence of these functional groups as part of the accessory genome suggest the importance in the adaptation process, suggesting their fixation in the genome through selective pressure. Positive selection analysis identified genes under selection, relevant in host interaction but are not involved in the pathogen adaptation process. In conclusion, the presence of genomic islands and determinate strains would play a crucial role in host/disease predilection. Transcriptional and genomic analyzes may provide new information about the essential role of horizontal transfer events and single nucleotide polymorphisms involved in the diversification and understanding of the mechanisms of P. multocida adaptation. |
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In this context, knowledge of genomic characteristics from P. multocida species is essential for the development of future strategies for the control and prevention of these diseases. For this reason, the UNMSM strain isolated from an alpaca with pneumonia was sequenced and 22 P. multocida strains were retrieved from the NCBI database. In this case, to decipher the genetic diversity and adaptive process of P. multocida, this work aimed to perform phylogenomic and pan genomic analyses of isolates from distinct diseases and hosts. Analysis of positive selection, prediction of genomic islands and accessory genome were performed in the phenotype established phenotypic groups. As a result, the pathogenicity of the UNMSM strain was evidenced due to the presence of the main virulence genes of the species and the presence of pathogenicity islands. However, phylogenetic analysis has shown that the UNMSM strain diverges from other lineages in the pneumonia group. Analysis of the diversity based on the nucleotide/aminoacid phylogeny and presence and absence of genes show the agreement of the clustering of lineages from established phenotypic groups. Analysis of diversity by phylogeny based on the presence and absence of genes showed greater variability in the same group. Notably, the accessory genes encode proteins associated with metabolism and transport of carbohydrates, aminoacids, cell wall and membrane biogenesis, and hypothetical proteins. The presence of these functional groups as part of the accessory genome suggest the importance in the adaptation process, suggesting their fixation in the genome through selective pressure. Positive selection analysis identified genes under selection, relevant in host interaction but are not involved in the pathogen adaptation process. In conclusion, the presence of genomic islands and determinate strains would play a crucial role in host/disease predilection. Transcriptional and genomic analyzes may provide new information about the essential role of horizontal transfer events and single nucleotide polymorphisms involved in the diversification and understanding of the mechanisms of P. multocida adaptation.Pasteurella multocida é um patógeno comensal e oportunista que causa várias doenças como pneumonia, rinite atrófica, cólera aviária e septicemia hemorrágica em diferentes hospedeiros. Essas doenças causam um alto índice de morbidade e mortalidade, resultando em grandes prejuízos econômicos a nível mundial. No Peru, P. multocida é o principal agente causador de pneumonias, possuindo alta taxa de mortalidade em neonatos e filhotes de alpacas na época das geladas, o qual representa uma grande problemática, uma vez que a produção de alpacas é um dos principais recursos econômicos da região dos Andes. Nesse contexto, é essencial o conhecimento de características genômicas da espécie P. multocida para o desenvolvimento de estratégias futuras para controle e prevenção dessas doenças. Por esse motivo, foi sequenciada a linhagem UNMSM isolada de uma alpaca com pneumonia e 22 linhagens de P. multocida foram recuperadas da base de dados National Center for Biotechnology Information (NCBI). Com o objetivo de decifrar a diversidade genética e o processo adaptativo de P. multocida, este trabalho realizou análises filogenômicas e pangenômicas de isolados de distintas doenças e hospedeiros dessa espécie. Análises de seleção positiva, predição de ilhas genômicas e de genes componentes do genoma acessório foram realizadas nos grupos fenotípicos estabelecidos. Como resultado, comprovou-se a patogenicidade da linhagem UNMSM devido à presença dos principais genes de virulência da espécie e da presença de ilhas de patogenicidade. Entretanto, a análise filogenética demostrou que a linhagem UNMSM diverge das demais linhagens do grupo que causam a pneumonia. A análise da diversidade baseada na filogenia de nucleotídeos, aminoácidos e presença e ausência de genes demonstrou a concordância do agrupamento de linhagens aos grupos fenotípicos estabelecidos. A análise da diversidade por filogenia baseada na presença e ausência de genes, mostrou uma maior variabilidade no mesmo grupo. Em relação aos estudos de pangenoma, os genes acessórios codificam proteínas associadas ao metabolismo e transporte de carboidratos, aminoácidos, biogênese e membrana de parede celular e proteínas hipotéticas. A presença desses grupos funcionais como parte do genoma acessório sugere a importância no processo adaptativo, indicando a fixação no genoma através da pressão seletiva. Análises de seleção positiva no genoma identificaram genes submetidos a seleção, relevantes na interação com hospedeiro, mas não estão implicados no processo de adaptação em patogenias. Finalmente, a presença de ilhas genômicas e determinadas linhagens teriam um papel crucial na preferência por determinado hospedeiro e/ou doença. Análises genômicas e transcricionais poderão fornecer novas informações acerca do papel essencial de eventos de transferência horizontal e polimorfismos de nucleotídeo único envolvidos na diversificação e compreensão dos mecanismos de adaptação de P. multocida.Universidade Federal de Minas GeraisBrasilICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICASPrograma de Pós-Graduação em BioinformaticaUFMGVasco Ariston de Carvalho Azevedohttp://lattes.cnpq.br/1020477751003832Flávia Figueira Aburjaile2021-03-01T15:41:29Z2021-03-01T15:41:29Z2019-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/35085porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGRaquel Enma Hurtado Castillo2021-03-01T15:41:29Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/35085Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2021-03-01T15:41:29Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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