Dermatófitos são um grupo de fungos intimamente relacionados, que tem a capacidade de invadir tecidos queratinizados como pele, cabelos e unhas de homens e outros animais causando dermatofitoses. Os agentes envolvidos nessas infecções pertencem aos gêneros Trichophyton, Microsporum ou Epidermophyton e, de acordo com seu habitat natural, são classificados em espécies geofílicas, zoofílicas ou antropofílicas. A maior incidência de dermatofitoses é causada pelo gênero Trichophyton, sendo T. rubrum a espécie mais prevalente em infecções de pele e unhas em humanos. Devido à severidade e longevidade destas infecções, e à resistência ao tratamento, o estudo de fatores envolvidos na interação patógeno-hospedeiro, na resistência dos dermatófitos a agentes antifúngicos e na manutenção do processo infeccioso são de grande relevância. Por análises morfológicas, fisiológicas e de expressão gênica, comparamos cinco dermatófitos cujos genomas foram sequenciados por iniciativa do Broad Institute, Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, Trichophyton rubrum e Trichophyton tonsurans. Cultivos em queratina, mimetizando o processo infeccioso, foram utilizados para analisar o envolvimento dos dermatófitos na interação patógeno-hospedeiro e manutenção do processo infeccioso. Também expusemos as espécies a concentrações subinibitórias de agentes terapêuticos, de modo a verificar a resposta destes fungos a diferentes drogas. Observamos que o acúmulo de transcritos dos genes relacionados à virulência em dermatófitos avaliados durante o crescimento em queratina sugere que a maquinaria metabólica com atividade de formação da parede celular do fungo, metabolização do substrato e adesão ao hospedeiro ativa nos períodos iniciais de infecção. Contudo, um padrão de expressão correlacionado à similaridade das sequências genômicas não foi observado nas condições testadas. Também não se observa correlação direta entre o nicho preferencial dos dermatófitos e os níveis transcricionais em resposta à queratina de origem animal. Analisamos três genes envolvidos na resistência a múltiplas drogas (MDR) durante crescimento na presença de drogas com atividade antifúngica. Nossos dados sugerem que os genes MDR atuam sinergicamente em dermatófitos, e podem atuar de forma compensatória quando em presença de drogas antifúngicas, o que pode ser uma importante causa de falhas no tratamento. Nossos resultados fornecem evidências de que a expressão dos genes analisados não se correlaciona com as relações filogenéticas entre estes dermatófitos, visto que apesar da íntima relação entre o conteúdo genético e organização do genoma, os níveis transcricionais destes genes são diferentes entre as espécies. Assim, diferenças na adaptação a nichos específicos e a progressão da doença entre os dermatófitos podem ser explicadas por diferentes perfis de transcrição do gene. / Dermatophytes are a group of closely related fungi, which have the ability to invade keratinized tissues, such as skin, hair, and nails of both human and animal hosts causing dermatophytosis. The agents involved in these infections belong to the genera Trichophyton, Microsporum or Epidermophyton and, according to their natural habitat, are classified as geophilic, zoophilic or anthropophilic species. The higher incidence of dermatophytosis is caused by the genera Trichophyton, being the specie T. rubrum the most prevalent causative of human skin and nail infections. Because of the severity and longevity of these infections and their resistance to treatment, the study of the factors involved in host-pathogen interaction, in resistance of dermatophytes to antifungal agents, and in maintenance of the infection is relevant. Through morphological, physiological and gene expression analysis we compared five dermatophytes, whose genomes were sequenced by initiative of the Broad Institute: Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, T. rubrum and Trichophyton tonsurans. Growth in keratin, which mimetize the infectious process, was used to analyze the involvement of dermatophytes in host-pathogen interaction and maintenance of the infectious process. We also exposed the species to subinibitory concentrations of therapeutic agents to verify the response of these fungi to different drugs. We observed that the accumulation of transcripts of genes related to virulence in dermatophytes evaluated during growth in keratin, suggest that the metabolic machinery with activity on fungal cell wall formation, substrate metabolization, and host adhesion is activated in early stages of infection. However, an expression pattern correlating to genomic sequence similarity was not observed in the conditions tested. We also did not observe a direct correlation between the preferential niche of these dermatophytes and the transcriptional levels in response to the keratin from animal origin. We analyze three genes involved in multidrug resistance (MDR) during growth in the presence of drugs with antifungal activity. Our data suggest that MDR genes act synergistically in dermatophytes, and they may compensate for one another when challenged with antifungal drugs, which can be an important cause of therapeutic failure. We provide evidence that the expression of the analyzed genes does not correlate with the phylogeny of these dermatophytes since, in spite of the different species being highly related in gene content and genome organization, the transcription level of these genes is different among these species. Thus, differences in adaptation to a specific niche and disease progression among dermatophytes would be explained by different gene transcription profiles.

Dermatófitos são um grupo de fungos intimamente relacionados, que tem a capacidade de invadir tecidos queratinizados como pele, cabelos e unhas de homens e outros animais causando dermatofitoses. Os agentes envolvidos nessas infecções pertencem aos gêneros Trichophyton, Microsporum ou Epidermophyton e, de acordo com seu habitat natural, são classificados em espécies geofílicas, zoofílicas ou antropofílicas. A maior incidência de dermatofitoses é causada pelo gênero Trichophyton, sendo T. rubrum a espécie mais prevalente em infecções de pele e unhas em humanos. Devido à severidade e longevidade destas infecções, e à resistência ao tratamento, o estudo de fatores envolvidos na interação patógeno-hospedeiro, na resistência dos dermatófitos a agentes antifúngicos e na manutenção do processo infeccioso são de grande relevância. Por análises morfológicas, fisiológicas e de expressão gênica, comparamos cinco dermatófitos cujos genomas foram sequenciados por iniciativa do Broad Institute, Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, Trichophyton rubrum e Trichophyton tonsurans. Cultivos em queratina, mimetizando o processo infeccioso, foram utilizados para analisar o envolvimento dos dermatófitos na interação patógeno-hospedeiro e manutenção do processo infeccioso. Também expusemos as espécies a concentrações subinibitórias de agentes terapêuticos, de modo a verificar a resposta destes fungos a diferentes drogas. Observamos que o acúmulo de transcritos dos genes relacionados à virulência em dermatófitos avaliados durante o crescimento em queratina sugere que a maquinaria metabólica com atividade de formação da parede celular do fungo, metabolização do substrato e adesão ao hospedeiro ativa nos períodos iniciais de infecção. Contudo, um padrão de expressão correlacionado à similaridade das sequências genômicas não foi observado nas condições testadas. Também não se observa correlação direta entre o nicho preferencial dos dermatófitos e os níveis transcricionais em resposta à queratina de origem animal. Analisamos três genes envolvidos na resistência a múltiplas drogas (MDR) durante crescimento na presença de drogas com atividade antifúngica. Nossos dados sugerem que os genes MDR atuam sinergicamente em dermatófitos, e podem atuar de forma compensatória quando em presença de drogas antifúngicas, o que pode ser uma importante causa de falhas no tratamento. Nossos resultados fornecem evidências de que a expressão dos genes analisados não se correlaciona com as relações filogenéticas entre estes dermatófitos, visto que apesar da íntima relação entre o conteúdo genético e organização do genoma, os níveis transcricionais destes genes são diferentes entre as espécies. Assim, diferenças na adaptação a nichos específicos e a progressão da doença entre os dermatófitos podem ser explicadas por diferentes perfis de transcrição do gene. / Dermatophytes are a group of closely related fungi, which have the ability to invade keratinized tissues, such as skin, hair, and nails of both human and animal hosts causing dermatophytosis. The agents involved in these infections belong to the genera Trichophyton, Microsporum or Epidermophyton and, according to their natural habitat, are classified as geophilic, zoophilic or anthropophilic species. The higher incidence of dermatophytosis is caused by the genera Trichophyton, being the specie T. rubrum the most prevalent causative of human skin and nail infections. Because of the severity and longevity of these infections and their resistance to treatment, the study of the factors involved in host-pathogen interaction, in resistance of dermatophytes to antifungal agents, and in maintenance of the infection is relevant. Through morphological, physiological and gene expression analysis we compared five dermatophytes, whose genomes were sequenced by initiative of the Broad Institute: Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, T. rubrum and Trichophyton tonsurans. Growth in keratin, which mimetize the infectious process, was used to analyze the involvement of dermatophytes in host-pathogen interaction and maintenance of the infectious process. We also exposed the species to subinibitory concentrations of therapeutic agents to verify the response of these fungi to different drugs. We observed that the accumulation of transcripts of genes related to virulence in dermatophytes evaluated during growth in keratin, suggest that the metabolic machinery with activity on fungal cell wall formation, substrate metabolization, and host adhesion is activated in early stages of infection. However, an expression pattern correlating to genomic sequence similarity was not observed in the conditions tested. We also did not observe a direct correlation between the preferential niche of these dermatophytes and the transcriptional levels in response to the keratin from animal origin. We analyze three genes involved in multidrug resistance (MDR) during growth in the presence of drugs with antifungal activity. Our data suggest that MDR genes act synergistically in dermatophytes, and they may compensate for one another when challenged with antifungal drugs, which can be an important cause of therapeutic failure. We provide evidence that the expression of the analyzed genes does not correlate with the phylogeny of these dermatophytes since, in spite of the different species being highly related in gene content and genome organization, the transcription level of these genes is different among these species. Thus, differences in adaptation to a specific niche and disease progression among dermatophytes would be explained by different gene transcription profiles.

A especiação de isolados clínicos de Aspergillus ganhou relevância nos últimos anos devido à descrição de espécies crípticas resistentes aos derivados azólicos. A identificação morfológica convencional não é capaz de discriminar as espécies de Aspergillus e o sequenciamento de DNA é uma técnica pouco adaptada a laboratórios clínicos. A espectrometria de massas por ionização/dessorção a laser auxiliada por matriz tempo-devoo (EM MALDI-TOF) é uma metodologia emergente que vem sendo explorada com intuito de fornecer identificação rápida e acurada de microrganismos, incluindo os fungos filamentosos de importância clínica. Entretanto, há poucos estudos avaliando a plataforma VITEK MS® para a identificação de espécies de Aspergillus. O presente estudo teve como objetivo fornecer dados adicionais sobre a performance dos sistemas do VITEK MS® e suas bibliotecas de espectros de referências (ER) In Vitro Diagnostics (IVD) e Research Use Only (RUO) para identificar as espécies de Aspergillus de relevância clínica. Uma biblioteca de ER in-house também foi construída e avaliada. Um total de 106 organismos foram avaliados por EM, incluindo 47 cepas provenientes das coleções de fungos do Westerdijk Fungal Biodiversity Institute (Holanda) e do LEMIUNIFESP, seis isolados ambientais (IMT-USP) e 53 isolados cínicos do HC-FMUSP. Foram utilizados dois protocolos de extração proteica, um recomendado pelo fabricante e outro empregando meio de cultura líquido para os isolados/cepas com baixa esporulação. Trinta e cinco organismos foram selecionadas para construir os ERs, e os 71 restantes foram usados para avaliação de desempenho das bibliotecas IVD, RUO e RUO+in-house. Entre os 71 organismos analisados, 91,5%, 84,5% e 100% tiveram identificação correta de gênero pelos bibliotecas IVD, RUO e RUO+in-house, respectivamente. Enquanto para identificação de espécie, as bibliotecas IVD, RUO e RUO+in-house mostraram 83,1%, 77,4% e 90,1% de identificações de espécie, respectivamente. Para as 16 espécies crípticas de Aspergillus analisadas, a identificação foi correta em 31,2%, 18,7% e 62,5%, pelos sistemas IVD, RUO e RUO+in-house, respectivamente. Entre as espécies crípticas resistentes aos derivados azólicos, o sistema IVD forneceu identificação correta para as espécies Aspergillus lentulus, Aspergillus calidoustus e Aspergillus sydowii. Entretanto, Aspergillus fumigatiaffinis e Neosartorya pseudofischeri foram erroneamente identificadas como Aspergillus fumigatus pelo sistema IVD. A biblioteca in-house demonstrou melhor performance, mas espécies filogeneticamente próximas como A. fumigatiaffinis e A. lentulus tiveram identificações cruzadas. Concluímos que o VITEK® MS demonstrou boa performance para a identificação das espécies de Aspergillus, porém para algumas espécies crípticas, há necessidade de melhoria das bibliotecas de espectro de referência comercializadas. Algumas espécies crípticas filogeneticamente relacionadas apresentaram espectros similares e são de difícil diferenciação por EM MALDI, mesmo com a construção de uma biblioteca de ER in-house com vários representantes de cada espécie / Aspergillus spp. identification has become more relevant in clinical practice since azoleresistant cryptic species have emerged in the last years. Conventional morphologic identification is not able to discriminate Aspergillus species and DNA sequencing is not feasible for clinical laboratories. Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry (MS) is an emergent technology that has been explored to provide fast and accurate identification of microorganisms, including clinically relevant molds. However, only a few studies have explored the platform VITEK MS® for the identification of Aspergillus species. The present study aimed to provide additional data regarding the performance of the In Vitro Diagnostics (IVD) and Research Use Only (RUO) systems for the identification of Aspergillus species, including azoleresistant ones, and also to construct and to evaluate an in-house reference spectrum library. A total of 106 organisms were evaluated by MS, including 47 Aspergillus strains (Westerdijk Fungal Biodiversity Institute and LEMI-UNIFESP collections), six environmental (IMT-USP) and 53 clinical isolates (HC-FMUSP). Two protein extraction protocols were used, one recommended by the manufacturer and another with liquid broth for the organisms with poor sporulation. Thirty-five organisms were selected to construct the in-house reference spectrum library and the remaining 71 were used for the performance evaluation. Correct genus identification was provided in 91.5%, 84.5% and 100% by the IVD, RUO, and RUO+in-house reference spectrum libraries, respectively. Correct species identification was provided in 83.1%, 77.4% and 90.1% by the IVD, RUO, and RUO+in-house reference spectrum libraries, respectively. Among the 16 Aspergillus cryptic species, correct identification was provided in 31.5%, 18.7% and 62.5% by the IVD, RUO, and RUO+in-house reference spectrum libraries, respectively. Among the azole-resistant cryptic species, the IVD system provided correct identification for Aspergillus lentulus, Aspergillus calidoustus and Aspergillus sydowii. However, Aspergillus fumigatiaffinis and Neosartorya pseudofischeri were misidentified as Aspergillus fumigatus by the IVD system. The in-house library had better performance for the identification of Aspergillus cryptic species, but closely related taxa may be difficult to have correct differentiation by MALDI-TOF MS. In conclusion, VITEK® MS showed good performance for the identification of Aspergillus species and some azoleresistant species. However, a more robust reference spectrum library including more representatives of azole-resistant cryptic species may be necessary to achieve better identification performance of closely related taxa