Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/75279
Type: Dissertação
Title: Pan genômica e análises de resistência e virulência sob seleção positiva darwiniana de Gardnerella vaginalis
Authors: Eduarda Guimarães Sousa
First Advisor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
metadata.dc.contributor.advisor2: Siomar de Castro Soares
Abstract: O gênero Gardnerella inclui bacilos Gram-variáveis, anaeróbios, hemolíticos e imóveis. A principal espécie deste género é a G. vaginalis, responsável pela vaginose bacteriana (VB). Apesar da sua importância, especialmente para as mulheres, e da disponibilidade de genomas de várias estirpes em bases de dados públicas, a análise genômica e os estudos sobre tratamentos eficazes ainda carecem de detalhes. Neste estudo, propusemo-nos a realizar análises bioinformáticas utilizando 97 genomas da espécie, focando principalmente na pan-genômica para investigar o conjunto completo de genes e a seleção positiva darwiniana para analisar quais os genes que foram selecionados positivamente durante a evolução e que têm atividades relacionadas com fatores antimicrobianos e de virulência. A filogenômica, combinada com a epidemiologia molecular, proporcionou uma maior resolução do que o wgMLST na identificação de micro eventos de evolução e complexos clonais da espécie; a análise da plasticidade genômica visou identificar eventos de aquisição e exclusão através da transferência horizontal de genes. Os resultados revelaram uma variabilidade significativa do genoma, indicando um pangenoma aberto altamente diversificado. O baixo número de genes no genoma central e a análise de similaridade do mapa de calor confirmaram esta variabilidade. Foram identificadas três ilhas de patogenicidade, duas ilhas de resistência e nove ilhas genômicas, o que revela eventos de transferência horizontal de genes. Além disso, as análises de genômica comparativa identificaram genes de resistência, como o Mef(A), relacionado com a resistência aos macrolídeos, e outros genes, como o tet(M) e o tet(L), relacionados com a resistência às tetraciclinas. Estes genes foram associados à seleção positiva darwiniana, indicando a sua importância na adaptação e sobrevivência da espécie. Duas proteínas também foram selecionadas como alvos terapêuticos por meio de Docking molecular, como WP_004132099.1 (sigA), que é um fator sigma da RNA polimerase necessário para o processo de transcrição bacteriana; e WP_004131683.1 (murB) relacionada à formação de peptideoglicano na parede celular procariótica. Estes resultados sublinham a necessidade de sequenciar novos genomas de G. vaginalis a uma escala global para compreender melhor esta variabilidade e os padrões de adaptação desta espécie no seu ambiente para desenvolver tratamentos eficazes contra a vaginose bacteriana.
Abstract: The Gardnerella genus comprises Gram-variable, anaerobic, hemolytic, and non motile bacilli. The main species of this genus is G. vaginalis, responsible for bacterial vaginosis (BV). Despite its importance, especially for women, and the availability of several strain genomes in public databases, genomic analysis and studies on effective treatments still lack detail. In this study, we set out to carry out bioinformatic analyses using 97 genomes of the species, mainly focusing on pan-genomics to investigate the complete set of genes and Darwinian positive selection to analyze which genes have been positively selected during evolution and have activities related to antimicrobial and virulence factors. Phylogenomics, combined with molecular epidemiology, provided greater resolution than wgMLST in identifying micro-events of evolution and clonal complexes of the species, genomic plasticity analysis aimed to identify events of acquisition and exclusion through horizontal gene transfer. The results revealed significant genome variability, indicating a highly diverse open pangenome. The low number of genes in the core genome and the heatmap similarity analysis confirmed this variability. Three pathogenicity islands, two resistance islands, and nine genomic islands were identified, showing horizontal gene transfer events. In addition, comparative genomic analyses identified resistance genes, such as Mef(A), related to macrolide resistance, and other genes, such as tet(M) and tet(L), related to tetracycline resistance. These genes were associated with Darwinian positive selection, indicating their importance in the adaptation and survival of the species. Two proteins were also selected as therapeutic targets through molecular modeling, such as WP_004132099.1 (sigA), which is a sigma factor of RNA polymerase necessary for the bacterial transcription process; and WP_004131683.1 (murB) is related to peptide-glycan formation in the prokaryotic cell wall. These findings emphasize the need to sequence new G. vaginalis genomes on a global scale to better understand this variability and the adaptation patterns of this species in its environment for developing effective treatments against bacterial vaginosis.
Subject: Genética
Bioinformática
Gardnerella vaginalis
Vaginose Bacteriana
Genômica Comparativa
Seleção Genética
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Genética
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/75279
Issue Date: 23-Apr-2023
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