Análise do perfil filogenético de enzimas isofuncionais não homólogas entre cepas patogênicas de Escherichia Coli

Abstract

Escherichia coli é uma bactéria Gram-negativa e em sua variedade possui cepas não patogênicas e patogênicas. Cepas não patogênicas pertencem naturalmente a nossa microbiota intestinal, desempenhando funções benéficas ao nosso organismo, já inúmeras cepas patogênicas afetam a saúde pública, principalmente em países subdesenvolvidos, por ser uma das principais causadoras de gastroenterites em crianças menores de 5 anos de idade, estimando-se 760.000 mortes por ano em escala global. Sabemos que a compreensão do metabolismo é crucial para entender a expressão fenotípica em todos os organismos vivos. Neste sentido, torna-se fundamental a identificação e caracterização do repertório de enzimas que atuam nestas vias. Entretanto, a classificação comumente usada para enzimas não leva em consideração a sua ancestralidade, que permite diferenciá-las em dois grupos: homólogas, que evoluíram do mesmo ancestral, possuem estruturas tridimensionais semelhantes; e análogas, que possuem histórias evolutivas diferentes, mas desempenham a mesma função. O conhecimento sobre enzimas isofuncionais nãohomólogas e as vias bioquímicas em que elas atuam pode dizer muito a respeito da evolução do metabolismo, bem como seu papel nos distintos fenótipos de patogenicidade, não somente em E. coli, como também em outras espécies. Neste projeto analisamos os possíveis papeis das enzimas isofuncionais não-homologas na diversidade genética e metabólica e sua relação com fenótipos de patogenicidade em E. coli, utilizando métodos computacionais para identificação (AnEnPi), caracterização (Argot 2.5), validação (SUPERFAMILY) e mapeamento metabólico (KEGG) destas enzimas em um conjunto de 52 cepas de E. coli com genomas completamente sequenciados e com origem e fenótipo de patogenicidade definidos (NCBI, PATRIC) Dessa forma, detectamos 71 enzimas possivelmente análogas, 45 delas pertencentes ao genoma acessório da espécie, envolvendo um total 66 vias metabólicas. Os padrões de presença/ausência das enzimas isofuncionais não-homólogas e das atividades enzimáticas exercidas por elas foram avaliados frente aos distintos perfis de patogenicidade apresentados pelos organismos em nossa amostra \2013 EHEC (7), EIEC (1), ETEC (1), ExPEC (7), MCR-1 positive (6), STEC (4), UPEC (3), NIA (23). As enzimas e atividades enzimáticas ferredoxian reductase (EC 1.18.1.3), ribokinase (2.7.1.15), manose-6-fofato isomerase (EC 5.3.1.8), amina oxidase (EC 1.4.3.21), chitinase (EC 3.2.1.14), glucosamina-1-fosfato N-acetyltransferase (EC 2.3.1.157) e asparaginase (EC 3.5.1.1) apresentam padrão de presença (correlação) ou ausência (anticorrelação) associados a grupos patogênicos diferentes, contribuindo para a diversidade genética e metabólica em E. coli. Mais investigações são necessárias para estabelecer se tais enzimas de fato contribuem diretamente para a expressão de fenótipos de patogenicidade em E. coli.