Estrutura e diversidade do locus rfb em bactérias do gênero Leptospira e sua associação com a classificação sorológica

Leptospirosis is considered a globally important zoonosis due to its widespread distribution and virulence, affecting both humans and commercially important animals. It is caused by pathogenic bacteria of the genus Leptospira and phylum Spirochaetes, and contamination occurs through direct or ind...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Ferreira, Leonardo Cabral Afonso
Outros Autores: Sakamoto, Tetsu
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Leptospirose
Locus rfb
Lipopolissacarídeos
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52699
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Ferreira, Leonardo Cabral Afonso
Estrutura e diversidade do locus rfb em bactérias do gênero Leptospira e sua associação com a classificação sorológica
description Leptospirosis is considered a globally important zoonosis due to its widespread distribution and virulence, affecting both humans and commercially important animals. It is caused by pathogenic bacteria of the genus Leptospira and phylum Spirochaetes, and contamination occurs through direct or indirect contact with the contaminant agent present in the environment, such as urine from infected animals or contaminated water and soil. The genus has 68 species that can be grouped into two major groups according to their lifestyle: pathogenic and saprophytic. In addition to taxonomic classification, samples of these genera can be classified based on their antigenic characteristics into serogroups and serovars. Serological classification is of great relevance in the fields of epidemiology and clinical analysis, but the methods used for this classification are laborious, require infrastructure and specialized labor, and take days to obtain results. In this study, we aimed to find genetic patterns associated with the serological classification of Leptospira bacteria by analyzing the genetic composition of the rfb locus and proposing methods that allow for the classification of Leptospira samples at the serogroup level. To do this, we used genomic data from 67 species classified into 27 serogroups, which are distributed in 722 samples available in public databases. We identified the genes that are part of the rfb locus through orthologous groups in samples that contained the intact rfb locus in a single contig. We used a hierarchical clustering method to group samples with similar genetic profiles of the rfb locus. This analysis made it possible to contemplate the diversity of the genetic composition profile of the rfb locus in the genus Leptospira and to observe correspondence between serogroup classification and the groups formed by hierarchical clustering. The generated clustering suggests the classification of samples into six large classes that, in addition to presenting serological affinity, share similarities in the genetic composition of the rfb locus. It was observed that samples of the same serogroup share similarities in the genetic composition of the rfb locus. Additionally, it was possible to verify the existence of different gene blocks that may be conserved in samples belonging to different species and serogroups. It is presumed that different combinations of these gene blocks result in the synthesis of different O-antigen structures of lipopolysaccharides and consequently different serogroups. This study allows for the suggestion of molecular markers that allow for the use of molecular strategies for the serological identification of Leptospira.
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The genus has 68 species that can be grouped into two major groups according to their lifestyle: pathogenic and saprophytic. In addition to taxonomic classification, samples of these genera can be classified based on their antigenic characteristics into serogroups and serovars. Serological classification is of great relevance in the fields of epidemiology and clinical analysis, but the methods used for this classification are laborious, require infrastructure and specialized labor, and take days to obtain results. In this study, we aimed to find genetic patterns associated with the serological classification of Leptospira bacteria by analyzing the genetic composition of the rfb locus and proposing methods that allow for the classification of Leptospira samples at the serogroup level. To do this, we used genomic data from 67 species classified into 27 serogroups, which are distributed in 722 samples available in public databases. We identified the genes that are part of the rfb locus through orthologous groups in samples that contained the intact rfb locus in a single contig. We used a hierarchical clustering method to group samples with similar genetic profiles of the rfb locus. This analysis made it possible to contemplate the diversity of the genetic composition profile of the rfb locus in the genus Leptospira and to observe correspondence between serogroup classification and the groups formed by hierarchical clustering. The generated clustering suggests the classification of samples into six large classes that, in addition to presenting serological affinity, share similarities in the genetic composition of the rfb locus. It was observed that samples of the same serogroup share similarities in the genetic composition of the rfb locus. Additionally, it was possible to verify the existence of different gene blocks that may be conserved in samples belonging to different species and serogroups. It is presumed that different combinations of these gene blocks result in the synthesis of different O-antigen structures of lipopolysaccharides and consequently different serogroups. This study allows for the suggestion of molecular markers that allow for the use of molecular strategies for the serological identification of Leptospira. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A Leptospirose é considerada uma zoonose de importância mundial devido à sua vasta distribuição e virulência, afetando tanto humanos quanto animais de interesse comercial. Causada por bactérias patogênicas do gênero Leptospira e filo Spirochaetes, a contaminação por ela se dá através do contato direto ou indireto com o agente contaminante presente no ambiente, como urina de animais infectados ou água e solos contaminados. O gênero possui 68 espécies que podem ser agrupadas em dois grandes grupos segundo o seu estilo de vida em patogênicas e saprófitas. Além da classificação taxonômica, amostras destes gêneros podem ser classificadas com base nas suas características antigênicas em sorogrupos e sorovares. A classificação sorológica possui uma grande relevância na área de epidemiologia e análises clínicas, porém, os métodos utilizados para realizar esta classificação são laboriosos, necessitam de infraestrutura e mão de obra especializada, e requerem dias para a obtenção de resultados. Neste estudo visamos encontrar padrões genéticos associados à classificação sorológica de bactérias do gênero Leptospira analisando a composição genética do locus rfb e propor métodos que permitam a classificação das amostras de Leptospira ao nível de sorogrupo. Para isso utilizamos dados genômicos de 67 espécies classificadas em 27 sorogrupos que estão distribuídas em 722 amostras disponíveis no banco de dados públicos. Identificamos os genes que fazem parte do locus rfb através dos grupos de ortólogos nas amostras que continham o locus rfb íntegro em um único contig. Utilizamos um método de agrupamento hierárquico para agrupar amostras que possuíssem perfis semelhantes na composição gênica do locus rfb. Nesta análise foi possível contemplar o panorama da diversidade do perfil da composição genética do locus rfb no gênero Leptospira e observar correspondência entre a classificação em sorogrupos e os grupos formados pelo agrupamento hierárquico. O agrupamento gerado sugere a classificação das amostras em seis grandes classes que, além de apresentarem afinidade sorológica, compartilham semelhanças quanto a composição gênica do locus rfb. Foi observado que amostras de mesmo sorogrupo compartilham semelhanças na composição gênica do locus rfb. Além disso, foi possível verificar a existência de diferentes blocos de genes que podem estar conservados em amostras pertencentes a diferentes espécies e sorogrupos. Presume-se que as diferentes combinações desses blocos gênicos resultem na síntese de diferentes estruturas do antígeno-O do lipopolissacarídeo e consequentemente em diferentes sorogrupos. O presente trabalho permite sugerir marcadores moleculares que permitam o uso de estratégias moleculares para a identificação sorológica de Leptospira. 2023-06-14T22:32:39Z 2023-06-14T22:32:39Z 2023-03-24 masterThesis FERREIRA, Leonardo Cabral Afonso. Estrutura e diversidade do locus rfb em bactérias do gênero Leptospira e sua associação com a classificação sorológica. Orientador: Tetsu Sakamoto. 2023. 51f. Dissertação (Mestrado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52699 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICA

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