Genômica comparativa de staphylococcus aureus isolados de mastite em ruminantes
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Renato Santana de Aguiar
Rodrigo Dias de Oliveira Carvalho
Túlio Marcos Santos
Siomar de Castro Soares
Wanderson Marques da Silva
Rodrigo Dias de Oliveira Carvalho
Túlio Marcos Santos
Siomar de Castro Soares
Wanderson Marques da Silva
Resumo
Mastite é uma infecção na glândula mamária que acomete ruminantes, podendo afetar a
quantidade e qualidade do leite do animal acometido, que quando ingerido pode causar
intoxicação alimentar em humanos. Os principais patógenos responsáveis pelos casos de
mastite em animais de produção são os Staphylococcus spp. O gênero é dividido entre dois
grupos, baseado na capacidade de coagulação do plasma ou sangue. Staphylococcus coagulase
positivas (CoPS) ocorre majoritariamente na espécie de S. aureus. Staphylococcus coagulase
negativas (CoNS) são as demais espécies de estafilococos. As CoPS são as que causam maiores
prejuízos para o rebanho e os CoNS são considerados patógenos emergentes e vêm ocasionando
graves prejuízos sobre a qualidade do leite. A identificação de S. aureus coagulase negativa é
considerado um evento atípico no diagnóstico clínico, acarretando a caracterização errônea da
espécie, como S. não aureus, caso o resultado do teste de aglutinação seja negativo. S. aureus
é uma bactéria tanto comensal quanto patogênica, sendo considerada o principal agente
etiológico da mastite em ruminantes, apresentando uma difícil cura, possível reincidência e
comprometendo a economia e saúde pública mundialmente. Esta tese foi feita com o propósito
de sequenciar e analisar genomas de S. aureus isolados de mastite em ovinos e bovinos oriundos
da França e Brasil. A tese é composta por dois artigos, o primeiro analisa a especificidade, a
relação evolutiva e características que podem estar associadas à patogenia de S. aureus isoladas
de mastite em ovinos. Em geral, os genomas de ovinos apresentam uma alta similaridade nichohospedeiro, podendo ser classificados a nível de tipagem molecular e filogenia, ao contrário de
sequencias oriundas de bovinos e humanos. O segundo artigo, analisa a nível genômico
amostras isoladas de mastite bovina no Brasil, identificadas in vitro por meio do teste de
coagulase e MALDI-TOF MS como S. aureus coagulase-negativas, com o objetivo de
identificar particularidades envolvendo estas amostras e sequencias de S. aureus coagulase
positivas. duas amostras anteriormente identificadas como S. aureus coagulase negativas foram
classificadas como S. capiti. O resultado que mais se destacou foi o comportamento do gene
responsável pela expressão da proteína von Willebrand factor-binding protein (vWbp) que,
assim como a enzima coagulase, também é importante no processo de coagulação. No
alinhamento de vWbp foi identificado uma fragmentação apenas nas sequencias referentes às
amostras de S. aureus coagulase negativa, podendo estar relacionado à ausência de coagulação
nestas amostras. Os resultados obtidos geram novos conhecimentos sobre a arquitetura
genômica associada ao risco zoonótico de S. aureus. Além disso, este trabalho pode ser
considerado um dos primeiros estudos genômicos de S. aureus coagulase negativa isoladas de
mastite em bovinos, abrindo caminhos para novos estudos filogenômicos do gênero
Staphylococcus.
Abstract
Mastitis is an infection of the mammary gland that affects ruminants and can affect the quantity
and quality of milk from the affected animal, which when ingested can cause food poisoning in
humans. The primary pathogen responsible for cases of mastitis in production animals are
Staphylococcus spp. The genus is divided into two groups, based on the ability to coagulate
plasma or blood. Coagulase positive Staphylococcus (CoPS) occurs mostly in the S. aureus
species. Coagulase negative Staphylococcus (CoNS) are the other species of staphylococci.
CoPS are the most damaging for the herd and CoNS are considered emerging pathogens and
have been causing serious damage to the quality of milk. Identifying coagulase-negative S.
aureus is considered an atypical event in clinical diagnosis. The erroneous characterization of
the species as S. non-aureus if coagulation does not occur. S. aureus is both a commensal and
pathogenic bacterium; it is considered the primary aetiology of mastitis in ruminants, presenting
a problematic cure, possible recurrence, and compromising the economy and public health
worldwide. This thesis was done with the purpose of sequencing and analyzing genomes of S.
aureus isolated from mastitis in ovine and bovine from France and Brazil. The thesis is
composed of two papers, the first analyzes the specificity, evolutionary relationship and
characteristics that may be associated with the pathogenicity of S. aureus isolated from mastitis
in ovine. In general, ovine genomes show a high niche-host similarity and can be classified at
the molecular typing and phylogeny level, unlike sequences from cattle and humans. The
second article analyzes at genomic level samples isolated from bovine mastitis in Brazil,
identified in vitro by coagulase test and MALDI-TOF MS as coagulase-negative S. aureus,
aiming to identify particularities involving these samples and sequences of coagulase-positive
S. aureus. Two samples previously identified as coagulase-negative S. aureus were classified
as S. capiti. The result that stood out the most was the behaviour of the gene responsible for the
expression of the von Willebrand factor-binding protein (vWbp), besides the enzyme coagulase,
which is also essential in the coagulation process. In the vWbp alignment, fragmentation was
identified only in the sequences referring to the coagulase-negative S. aureus samples; this may
be related to the absence of coagulation in these samples. The results generate new knowledge
about the genomic architecture associated with the zoonotic risk of S. aureus. Furthermore, this
work can be considered one of the first genomic studies for coagulase-negative S. aureus
isolated from mastitis in bovine, opening the way for new studies to classify the genus of
Staphylococcus.
Assunto
Genética, Genômica, Mastite, Ruminantes, Staphylococcus aureus, Coagulase
Palavras-chave
Genômica comparativa, Mastite, Ruminante, Staphylococcus aureus coagulase-negativa, Estafilocoagulase