Sequenciamento da cepa de Escherichia coli invasiva aviária BEN2908 : uma comparação de regiões genômicas compartilhadas com outras cepas modelo

Abstract

Escherichia coli patogênicas extraintestinais (ExPEC) causam doenças fora do intestino, e incluem E. coli patogênicas aviárias (APEC), causadoras de infecções bacterianas em aves de produção. Dentre as diversas linhagens desse patótipo, a cepa BEN2908 se destaca por sua alta capacidade invasiva em diversos tipos celulares, tanto humanas quanto aviárias. Procurando investigar outros aspectos dessa cepa e de seu plasmídeo, foram feitos o sequenciamento e montagem de seu genoma. A partir disso, o seu genoma foi comparado com o de treze outras cepas de E. coli por meio da construção de uma árvore filogenética e da utilização de programas de caracterização. Com estes resultados, selecionamos cinco das treze cepas, para fazer uma comparação em anel, incluindo três APEC modelo (APEC O1, IMT5155 e 𝜒7122), a cepa comensal K-12 e a cepa de E. coli aderente-invasiva (AIEC), associada à doença de Crohn, LF82. Essa comparação revelou 23 regiões genômicas (GRs) de interesse, das quais análises usando os programas CD-Search, BLASTp e KEGG foram conduzidas visando inferir funcionalmente o seu conteúdo. Muitos dos genes nessas GRs não possuíam descrição prévia, mas apresentaram similaridade a genes conhecidos, envolvidos na captura e no metabolismo de açúcares, nitrogênio e dicarboxilatos, dentre outras funções. Esses resultados foram tabulados e usados para inferir possíveis novas rotas que poderiam estar envolvidas na patogênese de ExPEC, evidenciando novos genes candidatos que têm sido ignorados na pesquisa destes patótipos.

Extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) causes disease outside the gut and includes avian pathogenic E. coli (APEC), a leading cause of bacterial infections in poultry. Among their highly diverse types, strain BEN2908 stands out for its significant invasive ability across various human and avian cell types. Aiming to investigate further aspects of this strain and its plasmid, we sequenced and assembled the complete genome of BEN2908 and compared it to thirteen other E. coli strains by constructing a phylogenetic tree and using web-based characterization software. With these results, we selected four strains to perform a ring comparison, including three model APEC (APEC O1, IMT5155, and 𝜒7122), the commensal K-12, and the adherent-invasive E. coli (AIEC) LF82. This revealed 23 genomic regions (GRs) of interest, which were then analyzed by CD-Search, BLASTp, and KEGG databases. Many of the genes in these GRs had no previous description. Still, they showed similarity to known genes involved in sugar uptake, nitrogen metabolism, and dicarboxylate transport and processing, among other functions. These results were tabulated and used to infer possible pathways that could be involved in ExPEC pathogenesis, highlighting candidate genes that have been overlooked in ExPEC research.