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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Análise em larga escala da expressão diferencial de Corynebacterium pseudotuberculosis em resposta a estresses abióticos
Autor(es): Anne Cybelle Pinto
primer Tutor: Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
primer Co-tutor: Anderson Miyoshi
Resumen: Uma nova tecnologia de sequenciamento de cDNA tem permitido uma análise detalhada e aprofundada dos transcritos em procariotos. Corynebacterium pseudotuberculosis, uma bactéria causadora de doenças, como a linfadenite caseosa, que trazem grandes prejuízos econômicos para o agronegócio mundial, foi o alvo de nossos estudos. Neste contexto, caracterizamos o perfil transcricional diferencial deste microrganismo em algumas condições que simulam o ambiente encontrado pela bactéria no hospedeiro no processo de infecção como, estresse osmótico (2M), térmico (50°C) e acidez (pH=5). No presente estudo escolhemos a plataforma SOLiDTM para tentar compreender o desenvolvimento da doença e a modulação da resposta a partir dos genes envolvidos no processo da infecção. Conseguimos detectar todas as regiões transcricionalmente ativas preditas no genoma (2057 genes), sendo que na condição controle (condição fisiológica normal), foi possível observar que 97,58% dos genes são transcritos, apresentando 2,42% de região não transcrita com valor de RPKM (Reads Per Kilobase of coding sequence per Million mapped) igual a zero. Nas condições de estresse osmótico, estresse térmico e acidez, 98,05%, 97,34%, 97,81% dos genes são transcritos, respectivamente. Dos 2064 transcritos do estresse osmótico, 48,01% foram considerados diferencialmente expressos em relação ao controle, 45,68% genes considerados diferencialmente expressos no térmico e no estresse ácido, 48,08%. Grande parte dos genes em todas as condições, induzidos ou reprimidos foi composta por proteínas de funções desconhecidas (hipotéticas) confirmando quão pouco este microrganismo é caracterizado. As análises revelaram uma forte correlação entre resposta ao estresse ácido e expressão de genes relacionados à virulência. O processo de regulação da transcrição e adesão celular estão entre os principais resultados do Blast2GO. No estresse osmótico processo de reparo e transporte transmembrana foram destaques, além do processo de adesão. No estresse térmico, menor número de genes diferencialmente expressos fizeram parte da análise e entre os principais processos estão o de oxidoredução e catabólico de ATP, gerando energia para célula sobreviver no ambiente hostil. Dentro do core estimulon (genes compartilhados entre os estresses), genes de virulência se destacaram, demonstrando que já no inicio da fase exponencial a bactéria regula a transcrição para uma resposta específica e adaptativa. Entre os reprimidos, os genes envolvidos no processo metabólico e biossintéticos foram os mais representados, demonstrando redução no crescimento, que é uma importante estratégia de ajuste da fisiologia celular para uma nova condição. O presente estudo permitiu criar um catálogo gênico que é utilizado como recurso para sobrevivência dentro de ambientes prejudiciais e conseguir escapar da resposta imune do hospedeiro. Estes resultados nos permitem sugerir possíveis candidatos à obtenção de vacinas eficientes com potencial redução das perdas no agronegócio, em estudos futuros.
Abstract: A new cDNA sequencing technology has allowed deep analysis of prokaryotic transcripts. Corynebacterium pseudotuberculosis, our study target, is a bacterium responsible for several diseases, such as caseous lymphadenitis that causes important economic losses in global agrobusinesses. In this context, we characterized its differential transcriptional profile in some conditions that mimic the environment found during an infectious process, namely osmotic (2M), termic (50°C) and acid (pH=5) stresses. For this work, SOLiDTM platform was chosen to try to understand the development of the disease and modulation of the response from the genes involved in the infectious process. All transcriptionally active regions that were predicted in the genome (2057 genes) were detected, observing 97,58% of transcript genes under the control condition, and 2,42% of non-transcribed regions with a RPKM value (Reads Per Kilobase of coding sequence per Million mapped) equal to zero. During conditions of osmotic, termic and acid stresses, 98,05%, 97,34% and 97,81% of genes, respectively, were found to be transcribed. During osmotic stress, 48,01% of the transcripts were considered differentially expressed with relation to the control, whereas during termic and acid stress, 45,68% and 48,08% respectively were found. It was observed that most genes for all stresses were formed by proteins of unknown function (hypothetical), highlighting the need for more information about this microorganism. Our analysis revealed a strong relationship between acid stress response and gene expression of genes previously associated to virulence. The process of transcription regulation and cell adhesion are among the main results of Blast2GO. During osmotic stress, repair process and transmembrane transport, as well as adhesion process, were highlighted. During heat shock, fewer differentially expressed genes were part of the analysis and oxidoreduction processes and ATP catabolic process were among the main energy generators for cell survival in the hostile environment. Within the core estimulon (genes shared between the stresses), virulence genes stood out, demonstrating that already at the beginning of the exponential phase the bacteria regulates the transcription for a specific and adaptive response. Among the repressed genes, those involved in metabolic and biosynthesis were the most represented, demonstrating reduced growth, an important strategy for adjusting cell physiology to a new condition. The present study allowed the creation of a gene catalog that can be used as a resource for survival in adverse environments and escape of the host immune response. These results allow us to suggest, in future studies, possible candidates for efficient vaccines regarding potential loss reduction in agribusinesses.
Asunto: Microbiologia
Corynebacterium pseudotuberculosis
Linfadenite caseosa
Stress
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8PAHPC
Fecha del documento: 31-oct-2011
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