Comparative genomics and in silico evaluation of genes related to probiotic potential of Bifidobacterium breve 1101a

Abstract

Os probióticos são microrganismos com capacidade de influenciar na composição da microbiota intestinal, devido aos seus efeitos benéficos aos hospedeiros que nos levam a explorar mecanismos de ação através de estudos in silico e experimentais. O papel dos microrganismos na microbiota humana e na saúde têm aumentado em importância nos últimos anos e mais abordagens são utilizadas para elucidar suas propriedades. A genômica por meio da análise bioinformática de dados bacterianos disponíveis tem sido usada nos principais gêneros de probióticos Lactobacillus e Bifidobacterium. Bifidobacterium breve é considerada uma espécie secura, dominante em recém-nascidos e é usado em produtos probióticos. B. breve tem sido usado no tratamento de enterocolites necrosante (NEC), desordens gastrointestinais, doenças celíacas, obesidade pediátrica e alergias em infantes com efeitos positivos. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo é a caracterizar in silico do genoma de Bifidobacterium breve 1101A por meio de análises comparativas, visando a busca de genes relacionados ao potencial probiótico. Para isso, foram empregados adicionalmente 45 genomas completos disponíveis de B. breve para (i) analisar aspectos taxonômicos e filogenômicos de este género, (ii) identificação de elementos móveis no genoma 1101A como profagos, plasmídeos, IS, (iii) ilhas genômicas e (iv) análise de pangenoma. Os resultados da filogenômica demonstram que a nossa linhagem em estudo, B. breve 1101A, foi clusterizada mais próxima de B. breve NRBB26. B. breve 1101A apresentou um profago incompleto e nenhum plasmídeo. Além disso, sete ilhas genômicas (GEI) foram identificadas, sendo duas ilhas de resistência (RI) e cinco ilhas genômicas (GI). O pangenoma possui 5943 genes e o genoma central 1174 genes, sendo considerado como um pangenoma aberto, de acordo com estudos anteriores. Foram identificados 63 genes únicos, alguns deles relacionados ao metabolismo de carboidratos, como galactosidase, e ligação ao DNA. Também foram identificados alguns genes relacionados a aderência, resistência ao estresse, reparo e proteção de DNA e proteínas, produção de vitaminas. Estes resultados revelam o potencial probiótico desta linhagem bacteriana e direcionam á estudos in vitro e in vivo para confirmar suas propriedades.