Análises taxogenômicas e perfil de virulência de espécies do gênero Candidozyma isoladas de biomas brasileiros
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Nalu Peres
Luana Rossato
Luana Rossato
Resumo
Nos últimos anos, o número de infecções causadas por fungos emergentes tem aumentado significativamente, em parte devido ao aquecimento global, que permite a adaptação desses organismos a temperaturas mais elevadas. Dentro deste contexto, o complexo Candidozyma haemuli-auris ganhou destaque devido à sua termotolerância, resistência a antifúngicos e potencial de causar infecções humanas. No entanto, há uma lacuna no conhecimento sobre os isolados ambientais dessas espécies, o que reforça a necessidade de investigações detalhadas sobre suas características ecológicas, susceptibilidade a antifúngicos e fatores de virulência. Este estudo teve como objetivo principal analisar a resistência a antifúngicos e os fatores de virulência de isolados do complexo Candidozyma haemuli-auris, provenientes de diversos substratos em biomas brasileiros, a fim de entender como esses fatores podem estar relacionados à sua adaptação ambiental e potencial patogênico. Os isolados foram obtidos da coleção de Fungos e células da UFMG, e estes haviam sido isolados de nichos como flores, solo e madeira em decomposição, representando biomas como Amazônia e Cerrado. A partir destes isolados foram feitos estudos de identificação das espécies, utilizando sequenciamento molecular, testes de susceptibilidade a antifúngicos, testes de virulência, como termotolerância, biofilme, bomba de efluxo, adesão celular, indução a filamentação e análises genômicas. Para verificar a atividade de bombas de efluxo foi utilizada a rodamina 6G. Os resultados mostraram que os isolados trabalhados pertenciam as espécies Candidozyma haemuli, Candidozyma duobushaemuli e Candidozyma heveicola. Dentre as leveduras estudadas foi possível encontrar isolados (Y6065, Y7127, Y6408, Y7469 e Y7575) geneticamente distintos das outras espécies do clado, e desta forma foi possível encontrar cinco novas espécies pertencentes ao gênero, nomeada, no presente trabalho, como Candidozyma sp. (1) – (2) – (3) – (4) – (5). Quanto aos estudos de virulência, observamos que todos os isolados foram capazes de crescer a 37°C, e sete isolados, foram capazes de crescer também a 42°C. Além disso, a formação de biofilmes foi observada em onze isolados. Um isolado da Amazônia (Y6408) e seis isolados de Tocantins (Y6065, Y6066, Y7528, Y7529, Y7530 e Y7531) apresentaram resistência ao fluconazol e itraconazol, além de uma dependência de dose para anfotericina B e epoxiconazol. Quanto as espécies novas identificadas no presente trabalho, observamos que estas apresentaram perfil de susceptibilidade aos antifúngicos e virulência bastante parecida com as demais estudadas. Sendo Candidozyma sp. (4) com CIM elevado para a classe de azóis e anfotericina B, além da expressão constitutiva da bomba de efluxo na presença e ausência de fluconazol no isolado Y6066. As demais espécies do grupo Candidozyma sp. (2), (3) e (5) foram dose-dependentes para estas classes, enquanto para Candidozyma sp. (1) foi suscetível para todos os antifúngicos testados. No presente trabalho, também foi possível, a partir do sequenciamento de todo o genoma do isolado UFMG-CM-Y6065, Y6408, Y7127 e Y7469, análises genéticas para encontrar genes relacionados a resistência a antifúngicos como os genes ERG11, genes relacionados a formação de biofilme e adesão como os genes ALSs, EFG1, SAPs, UPC2 e genes relacionados a bomba de efluxo como TAC1, CDR1, CDR2, CDR3, MDR1 e SNQ2. Os resultados ressaltam a importância de investigações contínuas sobre a ecologia e a resistência antifúngica de leveduras ambientais, especialmente em um cenário de mudanças climáticas que favorece a adaptação desses organismos e a emergência de novos patógenos. Conclui-se que a interação entre fatores ambientais e pressões seletivas, como o uso de antifúngicos, desempenha um papel crucial na evolução do complexo Candidozyma haemuli-auris, destacando a necessidade de uma vigilância ambiental integrada para antecipar e mitigar o surgimento de linhagens resistentes com potencial oportunista.
Abstract
In recent years, the number of infections caused by emerging fungi has increased significantly,
partly due to global warming, which allows these organisms to adapt to higher temperatures.
Within this context, the Candidozyma haemuli-auris complex has gained prominence due to its
thermotolerance, resistance to antifungals, and potential to cause human infections. However,
there is a gap in knowledge about environmental isolates of these species, which reinforces the
need for detailed investigations of their ecological characteristics, susceptibility to antifungals,
and virulence factors. The main objective of this study was to analyze the resistance to
antifungals and virulence factors of isolates of the Candidozyma haemuli-auris complex,
originating from various substrates in Brazilian biomes, in order to understand how these factors
may be related to their environmental adaptation and pathogenic potential. The isolates were
obtained from the Fungi and Cells Collection of UFMG, and these had been isolated from
niches such as flowers, soil, and decaying wood, representing biomes such as the Amazon and
Cerrado. From these isolates, species identification studies were performed using molecular
sequencing, antifungal susceptibility tests, virulence tests, such as thermotolerance, biofilm,
efflux pump, cell adhesion, filamentation induction and genomic analyses. Rhodamine 6G was
used to verify the activity of efflux pumps. The results showed that the isolates studied belonged
to the species Candidozyma haemuli, Candidozyma duobushaemuli and Candidozyma
heveicola. Among the yeasts studied, it was possible to find isolates (Y6065, Y7127, Y6408,
Y7469 and Y7575) that were genetically distinct from the other species of the clade, and thus
it was possible to find five new species belonging to the genus, named, in the present work, as
Candidozyma sp. (1) – (2) – (3) – (4) – (5). Regarding virulence studies, we observed that all
isolates were able to grow at 37°C, and seven isolates were also able to grow at 42°C. In
addition, biofilm formation was observed in eleven isolates. One isolate from the Amazon
(Y6408) and six isolates from Tocantins (Y6065, Y6066, Y7528, Y7529, Y7530 and Y7531)
showed resistance to fluconazole and itraconazole, in addition to a dose dependence for
amphotericin B and epoxiconazole. Regarding the new species identified in the present study,
we observed that they presented a susceptibility profile to antifungals and virulence quite
similar to the others studied. Candidozyma sp. (4) with high MIC for the azole class and
amphotericin B, in addition to constitutive expression of the efflux pump in the presence and
absence of fluconazole in isolate Y6066. The other species of the Candidozyma sp. group (2),
(3) and (5) were dose-dependent for these classes, while Candidozyma sp. (1) was susceptible
to all antifungals tested. In the present study, it was also possible, from the sequencing of the
entire genome of the isolate UFMG-CM-Y6065, Y6408, Y7127 and Y7469, to perform genetic
analyses to find genes related to antifungal resistance such as the ERG11 genes, genes related
to biofilm formation and adhesion such as the ALSs, EFG1, SAPs, UPC2 genes and genes
related to the efflux pump such as TAC1, CDR1, CDR2, CDR3, MDR1 and SNQ2. The results
highlight the importance of continued investigations into the ecology and antifungal resistance
of environmental yeasts, especially in a climate change scenario that favors the adaptation of
these organisms and the emergence of new pathogens. It is concluded that the interaction
between environmental factors and selective pressures, such as the use of antifungals, plays a
crucial role in the evolution of the Candidozyma haemuli-auris complex, highlighting the need
for integrated environmental surveillance to anticipate and mitigate the emergence of resistant
strains with opportunistic potential.
Assunto
Microbiologia, Candida, Farmacorresistência Fúngica, Aquecimento Global, Leveduras
Palavras-chave
*Candidozyma haemuli-auris* *Resistência a antifúngicos* *Aquecimento global* *Biodiversidade de leveduras* *Fungos Emergentes*