Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/32126
Type: Tese
Title: Omics approaches provide new insights into the epidemiology and pathogenicity of the emerging fish-pathogen Francisella noatunensis subsp. orientalis
Authors: Felipe Luiz Pereira
First Advisor: Henrique César Pereira Figueiredo
First Co-advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
First Referee: Rafael Diego Rosa
Second Referee: Frederico Augusto de Alcântara Costa
Third Referee: Aristóteles Góes Neto
metadata.dc.contributor.referee4: Francisco Lobato
metadata.dc.contributor.referee5: João Luís Reis Cunha
Abstract: Francisella noatunensis subsp. orientalis (FNO) é um patógeno emergente com grande disseminação nas fazendas produtoras de tilápia do Nilo, em diferentes partes do mundo. No Brasil, perdas economicamente expressivas são associadas a surtos de franciselose desde o ano de 2012. Normalmente o desenvolvimento da doença e a mortalidade de peixes ocorrem quando a temperatura da água está abaixo de 26ºC. Por tratar-se de um patógeno recentemente idetificado, informações quanto ao seu repertório genético e expressão dos seus genes virulência são pouco conhecidas. O objetivo deste trabalho foi realizar uma comparação filogenética desses isolados com linhagens de outros países, utilizando genomas de isolados obtidos de diferentes surtos reportados no Brasil e caracterizar o perfil expressão de todos os genes presentes no genoma nas temperaturas de 22ºC e 28ºC. As sequências dos genomas dos isolados (n = 16) permitiu confirmar que a espécie está sob forte decaimento gênico (número elevado de pseudogenes e genoma reduzido, quando comparado com espécies de vida livre do mesmo gênero), mas não descartou a existência de outras linhagens em outros países. No Brasil, existe apenas uma linhagem circulante, com mutações pontuais, que apresentam uma deriva genética desde os primeiros casos reportados, o que permite concluir que a doença teve uma única inserção no país que ocorreu antes do ano de 2012. Em termos de quantificação da virulência do patógeno, um desafio de infecção experimental identificou-se que é necessária uma dose média inferior (i.e., < 3 logs) para mortalidadedos hospedeiros a 22ºC em comparação com os hospedeiros mantidos a 28ºC. Entretanto, no experimento in vitro, os genes relacionados à virulência do patógeno não sofreram alteração na expressão quando avaliados em diferentes temperaturas. Isso demonstra que há uma evolução divergente da FNO em relação a outras do mesmo gênero, que apresentam uma alteração significativa da expressão de genes de virulência quando são submetidas a temperaturas similares a de seus hospedeiros. Essa alta expressão dos genes de virulência pode ser uma adaptação para determinado tipo de hospedeiro, uma vez que os peixes são animais heterotérmicos, com variações substanciais na temperatura corporal como resultado da alteração na temperatura do ambiente em que se encontra. Por outro lado, genes relacionados a metabolismo em FNO foram sub- e sobre-regulados na comparação entre as temperaturas, o que pode representar uma adaptação no processo de replicação na temperatura em que a doença clínica se desenvolve.
Abstract: Francisella noatunensis subsp. orientalis (FNO) is an emerging pathogen with large dissemination on Nile tilapia fish farms worldwide. In Brazil, extensive economic losses were associated to francisellosis outbreaks since 2012. Normally the disease cases and the fish mortalities occur when the water temperature is bellow 26ºC. It is an emerging pathogen and thus information about its genetic repertoire and virulence gene expression profiles are still poorly understood. The aims of this work were to compare phylogenetically the Brazilian isolates of each outbreak with sequenced genomes from other countries and to obtain the whole-genome profile expression at the temperatures of 22ºC and 28ºC. The sequenced genome sequences (n = 16) allows the confirmation that this species in under a strong genome decay (high number of pseudogenes and small genome, when compared with free-living species of the same genus), but it does not discard the existence of other strain in other countries. In Brazil, there is only one strain, with slight mutation events and with genetic diversions in the first reported cases, which demonstrates that this bacterium has only one insertion into the country before 2012. Regarding the quantification of the pathogen’s virulence, the observed median lethal doses were smaller (i.e., < 3 logs) when the hosts were maintained at 22ºC in comparison with those maintained at 28ºC. However, in in-vitro assays, the pathogen genes related to virulence did not change the expression when submitted to different temperatures. These results show a divergent evolution of this species as compared with other species of the same genus, which shows a significant regulation of these genes when submitted to similar temperatures as their hosts. This high expression of virulence genes migth be a host niche adaptive strategy. Since fishes are poikilothermic, substantial variations of their body temperature occur as a result of water temperature changes around them. On the other side, metabolism genes of FNO were up- and down-regulated between tested temperatures, which might represent an improved host fitness trait for replication at lower temperatures.
Subject: Bioinformática
Genômica
Ciclídeos
Transcriptômica
Francisella
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioinformatica
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/32126
Issue Date: 6-Sep-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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