Laboratórios de Bioinformática
Grupo composto por:

Ferramentas Bioinformáticas

Ferramentas Utilizadas:

Mycobacterium tuberculosis

genoma
Características da bactéria

As bactérias do género Mycobacterium são bacilos (pleomórficos) gram positivo retos ou encurvados, cocobacilos, filamentosos ou formas ramificadas. Este organismo tem um comprimento de aproximadamente 1 a 10 μm, uma largura entre 0.2 e 0.6 μm e não formam esporo, flagelo ou cápsula. Apresenta uma parede complexa quanto à sua composição química, Lipídios de natureza hidrofóbica para a parede e ainda Bacilos Álcool Ácidos Resistentes (BAAR). Estas bactérias são intracelulares que infetam e proliferam-se no interior de macrófagos e linfócitos.

Sintomas

Os sintomas da tuberculose estão principalmente relacionados com o desenvolvimento da bactéria nos pulmões. Causando:

  • Tosse seca e persistente com ou sem sangue
  • Perda de peso
  • Dor no peito ao tossir
  • Dificuldade respiratória

No entanto, quando a bactéria se desenvolve em outros órgãos, é possível que surjam outros sintomas tais como:

  • Cansaço excessivo
  • Suor noturno
  • Febre e inchaço no local que a bactéria está “instalada”

Tuberculose

A Tuberculose é a responsável pela morte de mais de 1 bilião de pessoas nos últimos 200 anos, esta doença cronica infeciosa é provocada pela bactéria Mycobacterium tuberculosis. Esta bactéria propaga-se pelo ar, quando uma pessoa infetada tosse, espirra, fala ou expele saliva podendo ser inalada por outro individuo. O sucesso da infeção e do desenvolvimento de tuberculose depende da sucessão de 4 passos: a fagocitose do bacilo, a multiplicação multicelular, o período de latência da infeção e da infeção ativa do pulmão.

Atualmente a Tuberculose continua a ser responsável pelo maior número de mortes provocadas por um único agente infecioso, causando cerca de 10,4 milhões de novos casos e 1,7 milhão de mortes por ano.

Ciclo de vida da bactéria

A resposta imunológica para a Mycobacterium tuberculosis não é completamente eficaz. Esta leva a bactéria para um estado latente, mas raramente a elimina. Infelizmente o estado latente da Mycobacterium tuberculosis é reversível, e a reativação da tuberculose é a fonte da maioria das transmissões (7). A infeção da tuberculose acontece em 4 etapas: A resposta inicial dos macrófagos, a etapa de crescimento, a etapa de controlo imunológico e a etapa do abcesso pulmonar. Estas quatro etapas ocorrem em cerca de 1 mês.

murA

Árvore Filogenética

murA-Árvore

Recorrendo à ferramenta blastp, obtemos o ficheiro fasta na base de dados Non-redundant protein sequences(nr) ficando com um ficheiro fasta com os alinhamentos com maior score. Estes ficheiro resultante do alinhamento foi utilizado no ClustalW para fazer o alinhamento multiplo de sequencias. Que de seguida foi iterado através do package Bio.Phylo do Biopython de modo analisarmos a filogenia do gene.

Observando a seguinte arvóre filogenética verifica-se que a espécie de interesse é aquela que se diverge mais do ancestral comum, ou seja, WP_122443940.1

ppsD

imagem ppsD

Proteína: Phenolphthiocerol/phthiocerol polyketide synthase subunit D

Gene: ppsD

Organismo: Mycobacterium tuberculosis

Definição: Mutações em ppsD podem contribuir ou conferir resistência à pirazinamida (antibiótico).

Mecanismo de resistência: Alteração do alvo do antibiótico

Sequência
Função Biológica

Parte do complexo ppsABCDE envolvido na biossíntese do núcleo lipídico comum a fthiocerols e fenolphthiocerols por sucessivas adições de unidades extensoras de malonílico-CoA ou metilmalonil-CoA.
PpsD adiciona uma unidade (R)-metilmalonil e PpsE adiciona uma segunda (R)-unidade de metilmalonil. A incorporação das unidades de metilmalonilo resulta na formação de dois grupos de metila ramificados no produto alongado.

TMHMM Result

imagem ppsD

0 domínios transmembranares

Cell-PLoc 2.0

Query ppsD

Encontra-se localizado no Citoplasma

NetPhos - 3.1 Result

imagem ppsD

aproximadamente 125 locais genéricos de fosforilação

Árvore Filogenética

ppsD-Árvore

Recorrendo à ferramenta blastp, obtemos o ficheiro fasta na base de dados Non-redundant protein sequences(nr) ficando com um ficheiro fasta com os alinhamentos com maior score. Estes ficheiro resultante do alinhamento foi utilizado no ClustalW para fazer o alinhamento multiplo de sequencias. Que de seguida foi iterado através do package Bio.Phylo do Biopython de modo analisarmos a filogenia do gene.

Observando a seguinte arvóre filogenética verifica-se que a espécie de interesse é aquela que se diverge mais do ancestral comum, ou seja, WP_031696609.1

Staphylococcus aureus

aureus_img
Características da bactéria

Staphylococcus aureus (S. aureus) é uma bactéria esférica gram-positiva, da família Micrococcaceae, responsável por várias infeções locais e sistémicas em seres humanos. Estas bactérias possuem aproximadamente um diâmetro de 0,5 a 1,5 µm e são caracterizadas pela forma de cocos, falta de mobilidade e por serem não-esporuladas.

Os seres humanos são um reservatório natural de S. aureus e estima-se que cerca de 30% a 50% da população adulta saudável se encontre infetada, dos quais 10% a 20% são infetados de forma persistente.

O uso contínuo de antibióticos contra esta bactéria resulta no desenvolvimento de estirpes resistentes. Atualmente, a mupirocina é o antibiótico usado contra a S. aureus e MDR (resistente à meticilina).

imagem infeções
Infecções Estafilocócicas - Sintomas

As infeções por Staphylococcus aureus oscilam de leves a potencialmente mortais. Esta bactéria provoca infeções que afetam a pele e podem ser:

  • Foliculite
  • Abscessos, também conhecidos por furúnculos
  • Celulite infeciosa
  • Necrólise epidérmica tóxica
  • Síndrome da pele escaldada (em recém-nascidos)

ileS

imagem ileS

Proteína: Isoleucine-tRNA ligase

Gene: ileS

Organismo: Staphylococcus aureus

Definição: Identifica mutações para a isoleucil-tRNA sintetase em Staphylococcus aureus que conferem resistência à mupirocina.

Função biológica: Catalisa a ligação da isoleucina ao tRNA.

Mecanismo de resistência: Alteração do alvo do antibiótico

Função Biológica: Catalisa a ligação da isoleucina ao tRNA.

Sequência

TMHMM Result

imagem ppsD

0 domínios transmembranares

Cell-PLoc 2.0

Query ppsD

Encontra-se localizado no Citoplasma

NetPhos - 3.1 Result

imagem ppsD

Aproximadamente 85 locais genéricos de fosforilação

Árvore Filogenética

murA-Árvore

Recorrendo à ferramenta blastp, obtemos o ficheiro fasta na base de dados Non-redundant protein sequences(nr) ficando com um ficheiro fasta com os alinhamentos com maior score. Estes ficheiro resultante do alinhamento foi utilizado no ClustalW para fazer o alinhamento multiplo de sequencias. Que de seguida foi iterado através do package Bio.Phylo do Biopython de modo analisarmos a filogenia do gene.

Observando a seguinte arvóre filogenética verifica-se que a espécie de interesse é aquela que se diverge mais do ancestral comum, ou seja, WP_117206703.1

mprF

imagem mprF

Proteína: Phosphatidylglycerol lysyltransferase

Gene: mprF

Organismo: Staphylococcus aureus

Definição: MprF é um gene que modifica o fosfatidilglicerol carregado negativamente na superfície da membrana.

Mecanismo de resistência: Alteração do alvo do antibiótico

Sequência
Função Biológica

Este gene é responsável pela transferência de um grupo lisil de L-lisil-tRNA para o fosfatidilglicerol ligado à membrana, produzindo lisilfosfatidilglicerol, um componente fundamental da membrana bacteriana com uma carga líquida positiva. A síntese deste componente contribui para a virulência da bactéria por estar envolvida no mecanismo de resistência aos peptídeos antimicrobianos catiónicos produzidos pelo sistema imunológico do hospedeiro e pelos microrganismos concorrentes.

TMHMM Result

imagem mprF1

14 domínios transmembranares

Cell-PLoc 2.0 Result

Query mprF

Encontra-se localizado na Membrana Celular

NetPhos - 3.1 Result

imagem mprF

Aproximadamente 51 locais genéricos de fosforilação

Árvore Filogenética

murA-Árvore

Recorrendo à ferramenta blastp, obtemos o ficheiro fasta na base de dados Non-redundant protein sequences(nr) ficando com um ficheiro fasta com os alinhamentos com maior score. Estes ficheiro resultante do alinhamento foi utilizado no ClustalW para fazer o alinhamento multiplo de sequencias. Que de seguida foi iterado através do package Bio.Phylo do Biopython de modo analisarmos a filogenia do gene.

Observando a seguinte arvóre filogenética verifica-se que a espécie de interesse é aquela que se diverge mais do ancestral comum, ou seja, WP_16033544.1

Referências Bibliográficas
  • Yang, J. et al. Molecular characteristics and in vitro susceptibility to bedaquiline of Mycobacterium tuberculosis isolates circulating in Shaanxi, China. Int. J. Infect. Dis. 99, 163–170 (2020).
  • Cole, S. et al. Deciphering the biology of Mycobacterium tuberculosis from the complete genome sequence. Nature 393, 537–544 (1998)
  • BañUls, A. L., Sanou, A., Van Anh, N. T. & Godreuil, S. Mycobacterium tuberculosis: Ecology and evolution of a human bacterium. J. Med. Microbiol. 64, 1261–1269 (2015)
  • Zubair, S. et al. Complete genome sequence of Staphylococcus aureus, strain ILRI_Eymole1/1, isolated from a Kenyan dromedary camel. Stand. Genomic Sci. 10, 1–12 (2015)
  • D.lowy, F. & M.D. Lowy1998. N. Engl. J. Med. 339, 520–532 (1998)
  • Dayan, G. H. et al. Staphylococcus aureus: the current state of disease, pathophysiology and strategies for prevention. Expert Rev. Vaccines 15, 1373–1392 (2016)
  • Singh, M. et al. RNA Sequencing identifies a common physiology in vancomycin- And ciprofloxacin-tolerant staphylococcus aureus induced by iles mutations. Antimicrob. Agents Chemother. 64, (2020)
  • Holden, M. T. G. et al. Complete genomes of two clinical Staphylococcus aureus strains: Evidence for the evolution of virulence and drug resistance. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 9786–9791 (2004)
  • NENO, Miguel et al.. Tuberculose ganglionar: desafio diagnóstico. Arquivos de Medicina. Vol.28. 1.ed; 2014