Candida albicans e cárie radicular : análise do transcriptoma

Abstract

Os microrganismos associados à cárie são, em sua maioria, microrganismos acidogênicos e acidúricos, anaeróbios estritos e facultativos. A presença de fungos é associada à microbiota de cárie radicular, sendo a espécie fúngica mais relacionada a Candida albicans. Embora estudos de cultivo e de análise de DNA comprovem a presença de fungos na microbiota associada a lesões de cárie radicular, demonstrando um gradiente crescente de colonização com a progressão da doença, pouco se sabe sobre o papel que estes microrganismos desempenham no processo de doença. O objetivo deste trabalho foi estudar o papel de Candida albicans na cárie radicular, através da análise de transcriptoma de biofilmes naturais de superfícies radiculares hígidas (n=10, SRS) e de lesão de cárie radicular ativa (n=9, RC). Foi avaliada a expressão diferencial de genes de Candida albicans, as funções específicas e vias metabólicas associadas a este microrganismo. O RNA total microbiano foi extraído e o mRNA isolado e sequenciado na plataforma Illumina Hi-Seq2500. Foram formados pool (grupamentos) das amostras com valores inferiores a 30ng/RNA para a construção de bibliotecas genômicas. Os dados gerados pelo sequenciamento de RNA-Seq foram compilados em uma tabela de contagem (reads) e mapeados com o genoma de referência (C. albicans SC5314) utilizando o software CLC Genomics Workbench 7.5.1. Para o cálculo do nível de expressão gênica os dados foram normalizados com o algoritmo DESeq. A expressão diferencial foi calculada com binomial negativa e False Discovery Rate (FDR<0,05). Os genes com maior expressão em RC e em SRS foram analisados pela mediana relativa de expressão (RME; Relative Median Expression) e expressão diferencial, assim como as vias metabólicas associadas a genes de virulência e metabolismo de açúcares. Dois genes (CaO19.610, FDR=0.009; CaO19.2506, FDR=0.018) apresentaram expressão diferencial significativa em superfície radicular hígida (SRS) e tem suas funções relacionadas a formação de biofilme. Enquanto que em superfície radicular cariada (RC) sete genes (UTP20, FDR=0.018; ITR1, FDR=0.036; DHN6, FDR=0.046; CaO19.7197, FDR=0.046; CaO19.7838, FDR=0.046; STT4, FDR=0.046; GUT1, FDR=0.046) apresentaram expressão diferencial significativa e tem suas funções relacionadas a atividade metabólica, transporte de açúcares, tolerância ao estresse, invasão e regulação de pH. Candida albicans é um microrganismo importante no desenvolvimento da doença cárie radicular.

The microbiota associated with root caries must be acidogenic and aciduric. S. mutans, Lactobacillus, Actinomyces, Veilonella, Bifidobacterium, and other bacteria play important roles in root caries biofilm. Yeasts are also present on carious and non-carious root biofilms, being the specie Candida albicans the most prevalent yeast found in root biofilms. Although the presence of Candida albicans is stablished in the literature, and there are an increasing gradient of Candida species. colonization with caries progression, the role of this microorganism in root caries has not being totally elucidated. The aim of this study is to analyse the role of Candida albicans in root caries thought a transcriptomic analysis of biofilms of sound root surfaces (n=10, SRS) and root caries lesions (n=9, RC) using a high-throughput sequencing of cDNA (RNA-Seq). The differential expression of genes of Candida albicans SC5314, the specific functions and pathways associated with the gene expression of the present study were investigated. The total bacterial RNA was extracted and the mRNA was isolated (Illumina Hi-Seq2500). Samples with low RNA concentration (less than 30ng/RNA) were pooled, yielding a final sample size of SRS=10 and RC=9. Sequence reads were compiled in a count table and mapped to C. albicans SC5314 genome of reference, using the software CLC Genomics Workbench 7.5.1. Gene expression was calculated in the algorithm DESeq, and the differential expression was calculated with binomial negative (Log2FoldChange) and False Discovery Rate (FDR<0,05). The genes with higher expression in RC and SRS were analysed by the Relative Median Expression (RME), and the virulence factors and pathways and sugar metabolization related with Candida albicans pathogenicity in root caries were analysed. Two genes (CaO19.610, FDR=0.009; CaO19.2506, FDR=0.018) are up-regulated in Sound Root Surface (SRS) have their functions related to biofilm formation and seven (UTP20, FDR=0.018; ITR1, FDR=0.036; DHN6, FDR=0.046; CaO19.7197, FDR=0.046; CaO19.7838, FDR=0.046; STT4, FDR=0.046; GUT1, FDR=0.046) are up-regulated in biofilm of carious dentin (RC) have functions related to metabolic activity, sugar transport, stress tolerance, invasion and pH regulation.