Anotação funcional e genômica comparativa de vias metabólicas de Cryptococcus spp.
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Functional annotation and comparative genomics of metabolic pathways of Cryptococcus spp.
Primeiro orientador
Membros da banca
Luciana Márcia de Oliveira
Ludmila de Matos Baltazar
Ludmila de Matos Baltazar
Resumo
Cryptococcus neoformans e C. gattii são os principais agentes da criptococose, uma micose sistêmica que acomete os pulmões, com tendência a migrar para o sistema nervoso central. Essas espécies compartilham quase todos os fatores de virulência. Entretanto, diferentes perfis de hospedeiros são observados para esses micro-organismos. Uma hipótese para essa diferença poderia ser diferenças no metabolismo desses patógenos. A bioinformática representa uma área interdisciplinar de estudo que permite a análise de dados in silico provenientes de sequenciamento genômico e outras técnicas de Biologia Molecular. O emprego de ferramentas computacionais permite o estudo de estruturas como DNA, RNA e proteínas, bem como a predição de vias metabólicas de organismos e comparação destas com outras vias. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi caracterizar, in silico, vias metabólicas de C. neoformans e C. gattii, bem como suas funções, além de caracterizar a presença de sequências que codificam fatores de virulência desses fungos por meio da análise dos genomas disponíveis nos bancos de dados de domínio público. Três genomas de C. neoformans e três de C. gattii com anotação genômica e funcional foram utilizados. De forma a contribuir para a anotação funcional desses genomas, foi realizada a predição de RNAs ribossomais e RNAs transportadores para cada linhagem utilizada. Uma análise de similaridade de sequência entre linhagens de uma mesma espécie foi feita, sendo observado um alto grau de conservação de sequências de nucleotídeos. Os proteomas preditos foram extraídos dos genomas e o mapeamento de vias metabólicas foi realizado pelo programa Blast2GO. Das 29 vias metabólicas mapeadas, 16 foram comuns a todos os organismos. Os resultados referentes à análise de agrupamento demonstraram que praticamente todas as proteínas associadas à virulência pertencem ao core genome. Também foi observado que proteínas associadas à virulência estão envolvidas em diversos processos biológicos. Além disso, foi evidenciado que a linhagem C. neoformans H99 foi a única a possuir enzimas associadas à virulência mapeadas na via de fosforilação oxidativa, sendo essa observação um possível objeto de estudos posteriores. Tendo em vista os resultados observados, concluímos que estudos envolvendo vias metabólicas de Cryptococcus são de extrema importância para uma melhor compreensão acerca dos mecanismos envolvidos na virulência desses patógenos.
Abstract
Cryptococcus neoformans and C. gattii are the main agents of Cryptococcosis, a systemic mycosis that affects lungs, tending to migrate to the Central Nervous System. These species share almost all the virulence factors. However, different patterns of hosts are observed for these microorganisms. One hypothesis for this is that differences in the metabolism of these pathogens could occur. Bioinformatics represents an area of studies that allows the analysis of in silico data provided from genomic sequencing and other Molecular Biology techniques. The use of computational tools allows the study of structures like DNA, RNA and proteins, as well as the prediction of metabolic pathways of organisms and the comparison of them with other pathways. Therefore, the aim of this study was to characterize, in silico, metabolic pathways of C. neoformans and C. gattii, as well as their functions, besides to identify the presence of sequences that code virulence factors of these organisms, by analyzing genome sequences available in public databases. Three genomes of C. neoformans and three of C. gattii with genomic and functional annotation were used. In order to contribute to the functional annotation of these genomes, it was performed the prediction of ribosomal RNAs and transfer RNAs for each strain used. A sequence similarity search between strains within the same species was performed, and it was observed a high level of sequence conservation in the level of nucleotides. The predicted proteomes were extracted from the genomes and the metabolic pathways mapping was performed by Blast2GO. From the 29 metabolic pathways mapped, 16 were common to all organisms. The results obtained from the cluster analysis demonstrated that almost all of the proteins associated with virulence belong to the core genome. It was also observed that proteins associated with virulence are involved in several biological processes. Moreover, it was evidenced that the strain C. neoformans H99 was the only one to pursue enzymes associated with virulence mapped in the oxidative phosphorylation pathway, being this a possible target for future studies. Based on the results obtained in this study, we concluded that studies about metabolic pathways of Cryptococcus spp. are extremely important for a better understanding about the mechanisms involved in the virulence of these pathogens.
Assunto
Microbiologia, Cryptococcus, Redes e Vias Metabólicas, Virulência, Bioformática
Palavras-chave
Cryptococcus spp., Vias metabólicas, Virulência, Bioinformática