Probiogenômica para identificação in silico de mecanismos probióticos em Pediococcus acidilactici Pa13
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Rodrigo Dias de Oliveira Carvalho
Flaviano dos Santos Martins
Sandeep Tiwari
Flaviano dos Santos Martins
Sandeep Tiwari
Resumo
Os probióticos são microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro, com efeitos variados como a manutenção da saúde intestinal, estimulação do sistema imunológico, equilíbrio da microbiota e prevenção de infecções. Entre os grupos mais estudados estão as bactérias lácticas, já o gênero Pediococcus, cuja espécie Pediococcus acidilactici, se destaca como promissora, porém ainda pouco explorada do ponto de vista genômico e funcional. Esta dissertação teve como objetivo avaliar o potencial probiótico da linhagem P. acidilactici Pa13, isolada de fezes de potro – Camaçari (BA) – e gentilmente cedida pelo Laboratório de Microbiologia Aplicada e Saúde Pública da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), por meio de análises genômicas e in silico. A metodologia envolveu o sequenciamento, montagem e anotação do genoma completo, bem como análises comparativas com outras linhagens públicas da mesma espécie. Foram identificados genes associados à adaptação ao trato gastrointestinal, produção de metabólitos antimicrobianos e anti-inflamatórios, presença de bacteriocinas (como pediocinas), enzimas digestivas e rotas para biossíntese de metabolitos secundários. Além disso, foram investigados genes de resistência a antibióticos e a presença de elementos genéticos que podem representar riscos à segurança clínica da linhagem. O presente estudo demonstrou, por meio de análises genômicas e comparativas in silico, que a linhagem Pediococcus acidilactici Pa13 apresenta um repertório funcional robusto e compatível com aplicações probióticas. A montagem genômica de alta qualidade permitiu identificar um conjunto diversificado de genes relacionados à adaptação intestinal produção de ácidos orgânicos e rotas de metabolização de fibras e glicanos do hospedeiro que reforça sua capacidade de adaptação ecológica em ambientes intestinais. A ausência de genes de virulência clássicos e a identificação de genes de resistência antimicrobiana intrínseca e conservada sugerem um perfil de segurança genômica aceitável para aplicações clínicas, embora análises funcionais adicionais sejam recomendadas. A estrutura aberta do pangenoma de P. acidilactici observada neste trabalho amplia as possibilidades de descoberta de novas linhagens com funções probióticas específicas. Este estudo fornece uma base científica sólida para pesquisas funcionais futuras e desenvolvimento de formulações probióticas mais direcionadas, especialmente voltadas à prevenção e ao tratamento de doenças inflamatórias intestinais.
Abstract
Probiotics are live microorganisms that, when administered in adequate quantities, confer health benefits to the host, with varied effects such as maintaining intestinal health, stimulating the immune system, balancing the microbiota, and preventing infections. Among the most studied groups are lactic acid bacteria, especially the genus Pediococcus, with the species Pediococcus acidilactici standing out as promising yet still underexplored from a genomic and functional perspective. This dissertation aimed to evaluate the probiotic potential of the strain P. acidilactici Pa13, isolated from horse feces in Camaçari (BA), and kindly provided by the Laboratory of Applied Microbiology and Public Health at the State University of Feira de Santana (UEFS), through genomic and in silico analyses. The methodology involved sequencing, assembly, and annotation of the complete genome, as well as comparative analyses with other publicly available strains of the same species. Genes associated with adaptation to the gastrointestinal tract, production of antimicrobial and anti-inflammatory metabolites, presence of bacteriocins (such as pediocins), digestive enzymes, and pathways for secondary metabolite biosynthesis were identified. Additionally, genes related to antibiotic resistance and the presence of genetic elements potentially posing clinical safety risks were investigated. This study demonstrated, through genomic and comparative in silico analyses, that the strain Pediococcus acidilactici Pa13 exhibits a robust functional repertoire compatible with probiotic applications. High-quality genomic assembly allowed the identification of a diverse set of genes related to intestinal adaptation, organic acid production, and host fiber and glycan metabolism pathways, reinforcing its ecological adaptation capacity in intestinal environments. The absence of classic virulence genes and the identification of intrinsic, conserved antimicrobial resistance genes suggest an acceptable genomic safety profile for clinical applications, although additional functional analyses are recommended. The open structure of the P. acidilactici pangenome observed in this study enhances the discovery possibilities of new strains with specific probiotic functions. This study provides a solid scientific foundation for future functional research and the development of more targeted probiotic formulations, especially aimed at preventing and treating inflammatory bowel diseases.
Assunto
Bioinformática, Probióticos, Pediococcus acidilactici, Genômica, Resistência Microbiana a Medicamentos, Filogenia
Palavras-chave
Pediococcus acidilactici, Probiogenômica, Genômica comparativa, Resistência antimicrobiana, Filogenômica bacteriana