Caracterização genômica de profagos e de bactérias do gênero Desulfovibrio

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Data

2018-07-16

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Universidade Federal de Viçosa

Resumo

Bactérias do gênero Desulfovibrio pertencem ao grupo de Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS). As BRS causam significativos prejuízos à indústria de petróleo, principalmente devido à capacidade de causar corrosão microbiologicamente induzida, formação de biofilme e produção de H2S. Bacteriófagos são uma forma alternativa para o controle biológico das BRS, cuja informação para este grupo de bactérias, entretanto, é escassa. Assim, este trabalho teve como objetivos: 1) identificar e caracterizar profagos em genomas de Desulfovibrio; 2) verificar a expressão de profagos de Desulfovibrio alaskensis; 3) Isolar, sequenciar e montar genomas de BRS. Para identificação de profagos de Desulfovibrio foram utilizados 46 genomas depositados em banco de dados. 53 profagos completos foram identificados em 46 dos genomas analisados. Estes foram classificados dentro da ordem Caudovirales, com 69,82% pertencentes à família Myoviridae. 18 profagos identificados possuem genes que codificam para lisozima e holina. Quatro dos genomas analisados apresentam profagos com identidade acima de 50% na mesma linhagem, cuja análise comparativa demonstrou a existência de colinearidade entre as sequências. Dos 17 genomas bacterianos fechados analisados, 6 possuem sistema CRISPR-Cas classificado como inativo. A identificação da poli-lisogenia, a proximidade entre os profagos completos e a possível inatividade do CRISPR-Cas nos genomas fechados analisados, permitiu a escolha de linhagens poli-lisogênicas com profagos pertencentes à família Myoviridae para isolamento de profagos e testes em linhagens relacionadas para estudos posteriores. A linhagem D. alaskensis DSM16109 possui três profagos, cuja a expressão e a relação com vesículas de membrana externa foram verificados neste trabalho. A linhagem DSM16109 apresentou menor crescimento após a adição de mitomicina C em relação à cultura controle. Esta redução foi acompanhada da presença de partículas virus-like (VLPs), indicando indução de profagos por mitomicina C. Foi verificado o aumento do número de cópias dos genes cap dos três profagos e transcrição dos mesmos na amostra controle, entretanto, sem a formação de VLPs. Genes de profagos foram identificados em vesículas de membrana externa de culturas tratadas e não tratadas com mitomicina C. Os profagos de DSM16109 são induzidos de forma espontânea, mas, apenas a presença de mitomicina C levou à formação de VLPs. O material genético dos profagos detectado dentro de vesículas de membrana externa podem estar relacionados com a transferência horizontal de genes virais. Nas análises genômicas de isolados de amostras de plataformas de extração de petróleo da Bacia de Campos (RJ) foi verificado que a linhagem P37SLT pertence à espécie Desulfovibrio indonesiensis com 4,2Mb e a linhagem P48SEP pertence à espécie Desulfovibrio marinus com 5,1Mb. Ambas as linhagens foram sequenciadas pelo sistema HiSeq (2x300) e apresentam sequências relacionadas à profagos, uma característica comum do gênero Desulfovibrio encontrada nos genomas anteriormente analisados.
Bacteria of the genus Desulfovibrio belong to the group of Sulphate Reducing Bacteria (SRB). SRB generate signifcant liabilities in the petroleum industry, mainly due to their ability to microbiologically induce corrosion, bioflm formation and H2S production. Bacteriophages are an alternative control method for SRB, whose information for this group of bacteria however, is scarce. Thus, this work had as objectives: 1) identify and characterize prophages in Desulfovibrio genomes; 2) verify the expression of Desulfovibrio alaskensis prophages; 3) Isolate, sequencing and assembling BRS genomes. For the identification of Desulfovibrio prophages, 47 genomes deposited in a database were used. In the 46 genomes analyzed 53 complete prophages were identifed. These were classifed within the order Caudovirales, with 69.82% belonging to the Myoviridae family. 18 prophages identifed have genes coding for lysozyme or holin. Four of the analyzed bacterial genomes present prophages with identity above 50% in the same strain, whose comparative analysis demonstrated the existence of colinearity between the sequences. Of the 17 closed bacterial genomes analyzed, 6 have the CRISPR-Cas system classifed as inactive. The identifcation of bacterial poly-lysogeny, the proximity between the complete prophages and the possible inactivity of the CRISPR- Cas in closed bacterial genomes analyzed allowed the choice of polylysogenic strains with prophages belonging to the Myoviridae family for the isolation of prophages and testing of related strains for subsequent studies. The D. alaskensis DSM16109 has three prophages, whose expression and relation with outer membrane vesicles were verified in this work. The DSM16109 strain presented lower growth after the addition of mitomycin C in relation to the control culture. This reduction was accompanied by the presence of virus-like particles (VLPs), indicating induction of mitomycin C prophages. The increase in the number of copies of the cap genes of the three prophages and their transcription in the control sample was verified, however, without the formation of VLPs. Prophage genes were identified in outer membrane vesicles from cultures treated and not treated with mitomycin C. The prophages of DSM16109 are spontaneously induced, but only the presence of mitomycin C led to the formation of VLPs. The genetic material of the prophages detected within outer membrane vesicles may be related to the horizontal transfer of viral genes. In the genomic analyzes of isolates from samples of oil extraction platforms of the Bacia de Campos (RJ) samples, the P37SLT strain was classified as Desulfovibrio indonesiensis with 4.2Mb and the P48SEP strain belongs to the species Desulfovibrio marinus with 5.1Mb. Both strains were sequenced by the HiSeq system (2x300) and presented sequences related to the prophages, a common characteristic of the genus Desulfovibrio found in the genomes previously analyzed.

Descrição

Palavras-chave

Desulfovibrio, Bacteriófagos, Genoma

Citação

CRISPIM, Josicelli Souza. Caracterização genômica de profagos e de bactérias do gênero Desulfovibrio. 2018. 86 f. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.

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