Estudos taxonômicos do gênero Aeromonas e predição em silico de ilhas genômicas em Aeromonas hydrophila

Abstract

Resumo: Aeromonas são bacilos gram-negativos de habitat aquático, mas podem ser encontradas em outros ambientes. São oportunistas e podem causar infeções em humanos que variam de diarreia a septicemia. As espécies mais frequentemente recuperadas de amostras clínicas são A. veronii, A. caviae, A. hydrophyla. Aeromonas também estão relacionadas diretamente com graves infeções em peixes, gerando perdas financeiras na indústria pesqueira. Ilhas genômicas (GIs) são "clusters" que se encontram no genoma bacteriano de determinadas cepas, mas ausentes em outras cepas da mesma espécie. GIs podem contribuir para a evolução e adaptação de bactérias a diferentes ambientes; dependendo dos genes que se encontram nestas regiões, pode-se classificar as GIs, como ilhas de virulência, patogenicidade, metabolismo, resistência à antibiótico ou simbiose. No primeiro artigo, foi realizada a predição in silico de GIs, em isolados de A. hydrophila com genoma completo. O número de GIs preditas e suas características variaram entre as 17 cepas de A. hydrophila que foram classificadas em dois grupos filogenéticos. Poucas GIs foram compartilhadas entre os dois grupos, e contém principalmente genes do "core genoma". O grupo 1 contém 9 cepas, majoritariamente patógenos de peixes; estas apresentaram maior número de GIs preditas e e com características semelhantes incluindo diversos genes relacionados ao metabolismo do mio-inositol, ácido siálico e L-fucose, que podem estar associados à adaptação e virulência no hospedeiro, e um "cluster" recentemente associado com o metabolismo de DNA. Estas GIs também apresentam "clusters" para biossíntese do antígeno somático OX1 ou OX6. O grupo 2, é constituído por 8 cepas isoladas de diferentes origens, incluindo isolados clínicos e ambientais; estas cepas apresentam GIs únicas e nenhuma característica distintiva do grupo foi identificada. Em resumo, os resultados sugerem que há diversidade entre as GIs presentes em Aeromonas, que codificam diversas características associadas ao metabolismo, virulência, resistência aos antibióticos, entre outras, que podem contribuir para a adaptação a hospedeiros e competitividade no ambiente. No segundo artigo a classificação taxonômica de Aeromonas com genomas completos foi determinada utilizando os genes housekeeping gyrB-rpoD-rpoB, proteoma e Average Nucleotide Identity (ANI). O método Sweep foi utilizada para gerar as árvores filogenéticas. Um total de 177 genomas de Aeromonas, depositados no GenBank como membros de 15 espécies ou identificados apenas ao nível de gênero, foram analisados. Algumas divergências foram observadas entre os resultados da análise baseada em genes housekeeping e aqueles do proteoma e ANI, que foram mais consistentes. Os resultados mostram que 11 cepas estão erroneamente identificadas ao nível de espécie. As cepas erroneamente identificadas estão classificadas no NCBI como A. media (2 cepas), A. hydrophila (4 cepas) e A. veronii (5 cepas). Destas, 4 provavelmente são A. rivipollensis e 3 A. allosaccharophila, uma vez que apresentam respectivamente, valores de ANI superiores a 95% com o único representante dessas espécies; 2 pertencem à espécie A. dhakensis; 1 A. jandaei e 1 cepa permanece como espécie não identificada. Entre as 27 cepas previamente identificadas apenas ao nível de gênero, 22 puderam ser classificadas ao nível de espécie, sendo 3 A. hydrophila, 9 A. caviae, 5 A. veronii, 2 A. dhakensis; A. enteropelogenes, A. jandaei e A. sanarellii 1 cepa cada. Três cepas não foram incluídas em nenhum grupo, sugerindo que possam pertencer a espécies distintas das que já tem genoma completo sequenciado, ou até mesmo representar novas espécies de Aeromonas.

Abstract: Aeromonas are gram-negative bacilli of aquatic habitat, but can be found in other environments. They are opportunistic and can cause infections in humans ranging from diarrhea to septicemia. The species most frequently recovered from clinical samples are A. veronii, A. caviae, A. hydrophyla. Aeromonas are also directly related to serious infections in fish, generating financial losses in the fishing industry. Genomic islands (GIs) are "clusters" that are found in the bacterial genome of certain strains, but absent in other strains of the same species. GIs can contribute to the evolution and adaptation of bacteria to different environments; depending on the genes found in these regions, GIs can be classified as islands of virulence, pathogenicity, metabolism, antibiotic resistance or symbiosis. In the first article, the in silico prediction of GIs was performed in A. hydrophila isolates with complete genome. The number of predicted GIs and their characteristics varied among the 17 A. hydrophila strains that were classified into two phylogenetic groups. Few GIs were shared between the two groups, and they mostly contain core genome genes. Group 1 contains 9 strains, mostly fish pathogens; these showed a greater number of predicted GIs and with similar characteristics including several genes related to the metabolism of myo-inositol, sialic acid and L-fucose, which may be associated with adaptation and virulence in the host, and a cluster recently associated with metabolism. of DNA. These GIs also present "clusters" for the biosynthesis of the somatic antigen OX1 or OX6. Group 2 consists of 8 strains isolated from different origins, including clinical and environmental isolates; these strains have unique GIs and no distinctive features of the group have been identified. In summary, the results suggest that there is diversity among the GIs present in Aeromonas, which encode several characteristics associated with metabolism, virulence, antibiotic resistance, among others, which may contribute to host adaptation and competitiveness in the environment. In the second article, the taxonomic classification of Aeromonas with complete genomes was determined using the housekeeping genes gyrB-rpoD-rpoB, proteome and Average Nucleotide Identity (ANI). The Sweep method was used to generate the phylogenetic trees. A total of 177 Aeromonas genomes, deposited in GenBank as members of 15 species or identified only at the genus level, were analyzed. Some divergences were observed between the results of the analysis based on housekeeping genes and those of the proteome and ANI, which were more consistent. The results show that 11 strains are misidentified at the species level. The wrongly identified strains are classified in the NCBI as A. media (2 strains), A. hydrophila (4 strains) and A. veronii (5 strains). Of these, 4 are probably A. rivipollensis and 3 A. allosaccharophila, since they present respectively, ANI values higher than 95% with the only representative of these species; 2 belong to the species A. dhakensis; 1 A. jandaei and 1 strain remains as an unidentified species. Among the 27 strains previously identified only at the genus level, 22 could be classified at the species level, being 3 A. hydrophila, 9 A. caviae, 5 A. veronii, 2 A. dhakensis; A. enteropelogenes, A. jandaei and A. sanarellii 1 strain each. Three strains were not included in any group, suggesting that they may belong to different species from those that already have a complete genome sequenced, or even represent new species of Aeromonas.