Análise de genômica e metagenômica comparativa para avaliar a base genética da síntese, metabolismo e incorporação de ácidos siálicos por bactérias.

Resumo

Diversas bactérias, comensais e patogênicas possuem a capacidade de metabolizar, sintetizar e incorporar ácidos siálicos, por meio de vias de catabolismo, anabolismo e assimilação. O projeto em questão tem como objetivo avaliar dados de genômica e metagenômica disponíveis até o momento, caracterizando-os de modo a obter visão global de como esses organismos estão distribuídos, suas origens e suas interações com seus hospedeiros.Para a caracterização genética in silico das vias de metabolismo de ácidos siálicos de isolados bacterianos a análise será realizada a partir de todos os genomas bacterianos completos depositados no GenBank do NCBI (30.362 genomas), com o download de dados realizado utilizando o fluxo automatizado proposto pelo RepoPhlAn. Os genomas terão sua qualidade avaliada em termos de integridade, contaminação e heterogeneidade pela ferramenta CheckM², com protocolo padrão lineage_wf, de modo que os genomas que não se apresentarem dentro da métrica dos limiares de qualidade proposta serão excluídos da análise. Os genomas de qualidade satisfatória serão reanotados para garantir uniformidade e consistência. Para anotação das regiões codificantes (CDSs) serão utilizadas as ferramentas Prodigal (modo single-genome) e Prokka, e a anotação dos genes funcionais envolvidos diretamente no metabolismo de ácidos siálicos será realizada com base em um repositório de genes marcadores, retirados de bancos de dados especializados (Kegg, UNIPROT e Cazzy). Para a identificação dos genomas que apresentam os genes de interesse serão utilizados algoritmos de alinhamento local (BlastN e BlastP) e algoritmos de alinhamento que empregam modelo de Markov oculto (HMMER).É também objetivo do projeto a avaliação de dados de metagenômica de comunidades microbianas associadas com doenças inflamatórias, para isso, dados de sequenciamentos de genoma completo (shotgun metagenomics) gerados, prioritariamente, a partir da plataforma Illumina e cujas amostras foram coletadas de humanos e modelos murinos que apresentam doenças inflamatórias e afins serão processados conforme descrito em artigo referenciado e com a utilização das ferramentas Trimmomatic, Megahit e MetaBat2. A avaliação da qualidade desses dados será realizada da mesma forma que os dados retirados do GenBank.Ao final do projeto apresentaremos uma visão global da distribuição de bactérias comensais e patogênicas capazes de catabolizar, sintetizar e incorporar ácidos siálicos. Dessa forma, seremos capazes de identificar aspectos da colonização bacteriana dependente de nicho e a associação entre bactérias capazes de metabolizar ácidos siálicos e processos inflamatórios. Esse trabalho também fornecerá informações para explorar os processos evolutivos dos genes envolvidos no metabolismo de ácidos siálicos em bactérias e seus hospedeiros. (AU)