Insights in pathogenicity and eco-epidemiology in the herpotrichiellaceus funghi based on genomic data

Abstract

Resumo: As leveduras negras da família Herpotrichiellaceae são extremamente importantes no ponto de vista clínico e ecológico. Estes são oligotróficos e podem estar presentes em uma ampla variedade de nichos ambientais. Além disso, existem algumas espécies associadas a hospedeiros humanos e animais considerados agentes causadores de doenças, como a cromoblastomicose e a feohifomicose. Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho foi utilizar os dados metagenômicos para identificação e detecção desses agentes a partir de amostras ambientais, a fim de elucidar sua eco-epidemiologia. Além disso, a sequenciamento genômico foi utilizado para inferir dados sobre a patogenicidade de espécies associadas à cromoblastomicose. O DNA total de Fonsecaea nubica foi seqüenciado nas plataformas Ion e Illumina. Após a análise da qualidade, foi realizada a montagem do genoma. O draft compreendeu o tamanho de 33,7 Mb, distribuído em 258 contigs com a anotação de 11.681 genes previstos, disponível em PRJNA312449. Com o objetivo de compreender melhor os aspectos eco-epidemiológicos dos fungos associados à infecção humana, foram analisados os conjuntos de dados da metagenômica do solo do bioma Cerrado brasileiro com foco nas espécies patogênicas. Nesta análise, foram identificadas 41 espécies e identificou-se a ocorrência ambiental de espécies clínicas da família Herpothrichiellaceae dos gêneros Exophiala e Rhinocladiella, além de outras espécies causais de infecções humanas de outros gêneros. Além disso, um estudo utilizando os dados metagenômicos disponíveis nas diferentes regiões brasileiras foi realizado utilizando-se os códigos de barras e sondas de cadeados para espécies específicas de Herpothrichiellaceae, a qual revelou a presença destes agentes em diversas fontes ambientais, tais como solos contaminados por hidrocarbonetos, substratos em decomposição, solos, rizosfera e ambientes aquáticos. A identificação in silico mostrou a ocorrência ambiental de espécies patogênicas, como a Cladophialophora bantiana encontrada em amostras de DNA de cana-de-açúcar e confirmada pelo isolamento usando métodos seletivos. Além disso, neste isolamento foram identificadas novas espécies, descritas como C. rhizus, C. cannae, C. molasses e E. plantae.

Abstract: Black yeasts of the Herpotrichiellaceae family are extremely important concerning to the clinical and ecological point of view. They are oligotrophics and can be present in a wide variety of environmental niches. Moreover, there are some species associated to human and animal hosts considered causal agents of diseases, such as chromoblastomycosis and phaeohyphomycosis. In this context, the main objective of this work, it was to use the metagenomic data for identification and detection of these agents from environmental samples, in order to elucitate their ecoepidemiology. In addition, the genomic sequecing was used for inferences regarding the pathogenicity of species associated to chromoblastomycosis. The total DNA of Fonsecaea nubica was sequenced in the plataforms Ion and Illumina. After the analysis of the quality, was perfomed genome assembly. The draft comprised genome size 33.7 Mb, distributed in 258 contigs with the annotation of 11,681 predicted genes, and genome is available in PRJNA312449. In order to better understand the ecoepidemiology aspects of fungi associated to human infection, the datasets of soil metagenomics from the Brazilian biome Cerrado were analyzed with focus on the pathogenic species. In this analysis, it was identified 41 species. Among them we identified the environmental occurrence of clinical species from the Herpothrichiellaceae family of the genus Exophiala and Rhinocladiella, besides the other human infections casual agents species of other genera. In addition, the study using the metagenomic data avaiable from the differents Brazilian regions was provided using the barcodes and padlock probes for Herpothrichiellaceous speciesspecific. The analysis revealed the presence of these agents in several environmental sources, such as, hydrocarbons contaminated soils, decomposing substrates, soils, rhizosphere and aquatic environments. The in silico identification showed the environmental ocuurence of pathogenic species, as the Cladophialophora bantiana encountered in DNA samples of sugarcane, which was confirmed by isolation using selective methods. Moreover, in this environmental isolation, it was isolated and identificated new species, described as C. rhizus, C. cannae, C. molasses and E. plantae.