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Diversidade de genes de resistência em bactérias de ambientes extremos
(2022-10-07) Silva, Erivelton Gomes da; Freitas, Nara Suzy Aguiar de; http://lattes.cnpq.br/6891650997818766; http://lattes.cnpq.br/9369370749452563
As bactérias de ambientes extremos são pouco conhecidas e as histórias evolutivas ligadas aos padrões de genes de resistência e virulência ainda continuam escondidas. Apesar de serem, geralmente, associadas a uma única condição extrema, com frequência são descritas como multirresistentes, o que supomos ser devido ao seu rico arsenal genético. Estudar a diversidade desses genes pode nos ajudar a compreender como a vida bacteriana se adapta no cenário de mudanças ambientais decorrentes da ação humana. Esse trabalho estudou a diversidade de mecanismos de resistência em bactérias e os seus genes compartilhados entre representantes dos táxons de Terrabacteria e Proteobacteria. Foram selecionados 16 genomas de 12 gêneros, entre bactérias termófilas, psicrófilas, halofílicas, radiotolerantes, acidófilas e resistentes a metais pesados, além de 44 genes de resistência. Uma árvore filogenética foi construída com as sequências de RNAr 16S (MEGA software). As sequências dos genes de interesse foram alinhadas contra o banco de dados do NCBI/BLAST, e suas relações com Elementos Genéticos Móveis (EGMs) obtidas (IslandViewer 4). Entre os produtos de genes, destacamos as moléculas de Quorum Sensing para formação de biofilmes, presente entre táxons filogeneticamente distantes, de modo que seus sinalizadores e receptores homólogos poderiam ser utilizados na compreensão da multirresistência em ambientes extremos. Por sua vez, encontramos também genes que atuam em conjunto na confecção de resistência, como os genes de reparo de DNA mutS/mutL, ou os genes de resistência a fatores estressores phaE/phaC, mas que em alguns táxons apresentaram a ausência de uma de suas partes, ou variações significativas no percentual de identidade dos alinhamentos, indicando possível diferença de funcionalidade. Outros genes mostraram-se mais restritos a determinados táxons, como o ddrD do radiotolerante Deinococcus radiodurans, que atua dentro de um cenário específico de radiação e escassez nutricional, caso em que o aprimoramento de um único gene/produto levou a um mecanismo de multirresistência. Outro exemplo de restritividade é o gene phaE do multirresistente Rubrobacter xylanophilus, que coopera na robustez e resistência ao estresse nessa espécie. Também observamos três casos de correlação de EGMs com os genes de resistência: o primeiro na ocorrência do gene de radiotolerância recA em Ilhas Genômicas em Thermus sp; outro na relação de EGMs e Ilhas genômicas com os genes ars e cad, de resistência ao arsênio e cádmio, respectivamente, em Geobacillus stearothermophilus; e por fim a relação do gene acidófilo kdpB e sua associação com plasmídeos em vários dos táxons estudados. Essas evidências apontam que, ao menos para uma pequena parte desses mecanismos, existe um potencial de compartilhamento de genes de resistência por meio de Transferência Horizontal de Genes - THG. Esse potencial para mobilidade pode ser uma excelente ferramenta biotecnológica na edição genômica de bactérias usadas na biorremediação de ambientes contaminados. Acreditamos que novos estudos de padrões e variações, análises filogenéticas e correlação desses genes com EGMs e Ilhas Genômicas, possam ser caminhos para entender mais sobre a diversidade de genes de resistência em bactérias extremófilas.