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Previous issue date: 2009-11-17 / Listeria monocytogenes is the causative agent of listeriosis which may cause a
range of diseases from gastroenteritis, meningitis and death. In fact, disease
outcome can be related to strain serotype/lineage thus molecular analyses has
demonstrated that L. monocytogenes is a highly diverse species which can be
grouped into three lineages. Whole-genome microarray can be employed to
study phylogenetic relationships among Listeria strains either species or
serotype level, in addition to demonstrate differences on their virulence potential
and/or environmental adaptation. The aim of this study was the whole genome
comparison of L. monocytogenes strains from different origins. Ninety-nine L.
monocytogenes strains from different geographical origins (Brazil, Denmark,
Austria, Ireland, USA and unknown), including clinical strains (humans and
animals), food and food industries strains were analysed. DNA from all strains
were competitively hybridized on to a L. monocytogenes DNA microarray based
on the whole-genome sequence L. monocytogenes EGD-e. DNA labeling and
hybridization protocol were followed according to Dorrell et al., (2001). Data
acquisition, processing and comparative phylogenomics were performed as
previously described by Stabler et al. (2006). Comparative phylogenomics
clustered the L. monocytogenes strains into two central clades which is
representative of the two main lineages of this species. In addition each of
these clades were divided into two further subclades. Clade formation was
independent of the geographical origin of strains with the exception of the clade
containing persistent strains (strains that persist in food-processing
environment), where none of the Brazilian strains were present. It was found 18
specific genes for lineage I strains (1/2a and 1/2c serotypes). These genes are
related to carbohydrate metabolism, two component regulatory system, ABC
transporter complex and bvrB and bvrC genes. Significantly all persistent
strains clustered together in the same lineage I clade. We achieved a set of
unique genes belonging exclusively to L. monocytogenes persistent strains
pointing to be responsible for its adaptation profile. The genes are involved in
stress resistance and are related to carbohydrate transport and metabolism,
environmental information processing, signal transduction mechanisms, cell
surface protein, amino acid transport and metabolism, nucleotide transport and
metabolism, translation, cell wall biogenesis, replication, recombination and
repair, transport of small molecules similar to ABC transporter, metabolism of
lipids and unknown function. Interestingly from 14 virulence listed genes most of
them were present in all studied L. monocytogenes strains with exception of
inlE and inlG genes. These findings indicate that genetic variability of L.
monocytogenes strains point to niche adaptation instead virulence
differentiation despite of different origins. Persistent strains clustered suggesting
genetic origin to survival in this environment. / Listeria monocytogenes é o agente causador da listeriose, uma infecção severa
que pode cursar com sintomas que variam desde gastroenterites, meningites e
até mesmo a morte. De fato, o desenvolvimento da doença pode ser
relacionado a determinados sorotipos/linhagens das cepas de Listeria. Análises
moleculares dos diferentes sorotipos/linhagens de L. monocytogenes,
demonstraram que esta espécie é amplamente diversa, a qual pode ser
agrupada em três linhagens. O estudo completo de genomas, baseado na
técnica de microarray, pode ser empregado para estudar a relação filogenética
entre cepas de Listeria tanto em nível de espécie, quanto em nível de sorotipo.
Não obstante, a técnica de microarray visa evidenciar as diferenças no
potencial patogênico e/ou adaptativo das cepas. O objetivo deste estudo foi a
comparação filogenética entre cepas de L. monocytogenes isoladas de
diferentes fontes. Foram analisadas 99 cepas de L. monocytogenes de
diferentes origens geográficas (Brasil, Dinamarca, Áustria, Irlanda, Estados
Unidos da América e fontes desconhecidas), incluindo cepas clínicas (humanas
e animais), de alimentos e de indústrias alimentícias. O DNA das cepas teste
foi hibridizado em DNA microarrays de L. monocytogenes baseado em
seqüências do genoma de L. monocytogenes EGD-e. Os protocolos para
marcação e hibridização do DNA seguiram as recomendações de Dorrell et al.,
(2001). A aquisição de dados, o processamento e as comparações
filogenômicas foram realizadas conforme previamente descrito por Stabler et al.
(2006). Comparações filogenômicas agruparam as cepas de L. monocytogenes
em dois clades centrais, os quais são representativos das duas principais
linhagens desta espécie. Além disso, cada um destes clades foram subdivididos
em mais dois sub-clades. A formação dos clades foi independente da
origem geográfica das cepas, com exceção do clade contendo cepas
persistentes (cepas que persistem no ambiente de processamento de
alimentos), onde nenhuma cepa Brasileira esteve presente. Foram identificados
18 genes específicos para as cepas da linhagem I (sorotipos 1/2a e 1/2c).
Esses genes são relacionados ao metabolismo de carboidratos, sistema
regulatório two component, complexo de transporte ABC e aos genes bvrB e
bvrC. A grande maioria das cepas persistentes se agrupou no mesmo clade
pertencente à linhagem I. Foi obtido um conjunto de genes únicos pertencentes
exclusivamente às cepas persistentes de L. monocytogenes, os quais sugerem
serem os responsáveis pelo perfil adaptativo destas cepas. Os genes são
envolvidos em resistência ao estresse e são relacionados ao transporte e
metabolismo de carboidratos, processamento de informação ambiental,
mecanismos de transdução de sinais, proteína de superfície celular, transporte
e metabolismo de aminoácidos, transporte e metabolismo de nucleotídeos,
tradução, biogênese de parede celular, replicação, recombinação e reparo,
transporte de pequenas moléculas similar ao transportador ABC, metabolismo
de lipídios e de função desconhecida. Dos 14 genes de virulência listados a
maioria deles esteve presente em todas as cepas de L. monocytogenes
estudadas, com exceção dos genes inlE e inlG. Estes dados sugerem que,
apesar das distintas origens de isolamento, a variabilidade genética das cepas
de L. monocytogenes é direcionada para adaptação ambiental, ao invés da
diferenciação visando virulência.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:123456789/1308 |
| Date | 17 November 2009 |
| Creators | Nalério, Élen Silveira |
| Contributors | CPF:30142725072, http://lattes.cnpq.br/5231261744494804, Silva, Wladimir Padilha da |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial, UFPel, BR, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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