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Filogenia molecular e genômica comparativa de bactérias Gram- positivas do trato gastrintestinal Doutoranda: Daniele Ferreira da Silva Orientadora: Célia.

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1 Filogenia molecular e genômica comparativa de bactérias Gram- positivas do trato gastrintestinal Doutoranda: Daniele Ferreira da Silva Orientadora: Célia Alencar de Moraes Co-orientadores: Arnaldo Chaer Borges Marisa Vieira Queiroz Cosme Damião Cruz Universidade Federal de Viçosa Universidade Federal de Viçosa Departamento de Microbiologia Departamento de Microbiologia

2 Pace, N. R. (1997) Science 276, Essa árvore mostra os três principais ramos descritos por Woese e colaboradores

3 DINÂMICA GENÔMICA Mutação Relógio Molecular Transferência Horizontal de Genes Duplicação Gênica Perda de Genes Recombinação Exon-shuffling

4 ORTOLOGIA E PARALOGIA Especiação Espécie X Espécie Y Evento de Duplicação Mutação e Seleção Natural

5 NOVOS GENES Pressão seletiva Nova Função Duplicação Mutações Novos genes, novas funções Aumento de complexidade

6 Total de seqüências depositadas no GenBank TOTAL DE SEQÜÊNCIAS DEPOSITADAS NO GENBANK

7 Makarova, In press Características gerais dos genomas de Lactobacilalles sequenciados

8 Barreiras Gastrintestinais Microrganismos Probióticos Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 Microrganismos Patogênicos Listeria monocytogenes Quais genes de resistência e/ ou de virulência são comuns a ambos?

9 COMPOSIÇÃO DA MICROBIOTA INTESTINAL Efeitos Nocivos/PatogênicosFunções Promotoras de Saúde Listeria monocytogenes Lactobacillus Eubactérias Bifidobacteria Inibição do crescimento de bactérias nocivas Estimulação do sistema imunológico Absorção de minerais Síntese de vitaminas Estímulo do peristaltismo intestinal Controle de casos de diarréia Streptococcus Septicemia neonatal Meningite Abortos ou geração de natimortos

10 De Vos, 2004 Representação esquemática de bactérias intestinais benéficas, comensais e patogênicas.

11 72 genes foram induzidos durante a passagem pelo TGI

12 Robbins et al listeriolysin host actin division propulsion spread 9 genes envolvidos no transporte e aquisição de açúcares L. monocytogenes, L. innocua e Bifidobacterium longum Celobiose PTS-IIC Genes de estresse: ClpC, transportador multidrogas e ptn de efluxo de cátions Helicobacter pylori, Streptococcus mutans, L. monocytogenes PlnI Plantaricina Genes envolvidos no metabolismo de arginina, prolina e biotina Vibrio choleare, E. coli, H. pylori, L. monocytogenes BglG L. monocytogenes 19 genes foram identificados em várias vias, incluindo DNA e metabolismo de energia, síntese de ptns e fermentação Regulador 1,3- propanodiol e curta cadeia de dehidrogenase em Klebsiella pneumoniae

13 Tamanho do genoma. pb1,864,998 Conteúdo GC,% 49,7 Conteúdo GC das CDS,*% 51,6 Conteúdo GC das CDS* na 3 a posição do códon, %65,0 Número de CDS* 1562 CDS* como % da seqüência do genoma 73 Número de CDS com função desconhecida 598 Número de pseudogenes 270 Número de rrn operons 9 Número de genes tRNA 95 Características do genoma do L. bulgaricus ATCC11842 * CDS não anotadas como fragmento 64,4% se pseudogenes são incluídos na análise. van de Guchte et al., 2006.

14 Relação entre o conteúdo GC na 3 a posição das sequências codificadoras (GC3) e conteúdo GC genômico em 232 genomas de eubactérias. Atlas genômico do L. bulgaricus. van de Guchte et al., 2006.

15 Sintenia entre os genomas de L. bulgaricus e L. acidophilus. van de Guchte et al., 2006.

16 Makarova et al., in press Árvore filogenética de Máxima Verossimilhança dos Lactobacillales construída com base no alinhamento das 4 subunidades (alfa, beta, beta e delta) da RNA polimerase dependente de DNA.

17 Makarova et al., 2006 Genes conservados e únicos nos genomas de Lactobacilalles. Homólogos indicam genes com homólogos identificados em outros organismos fora desses analisados no trabalho, mas que não puderam ser incluídos em qualquer grupo dos COGs. Órfãos são genes putativos sem homólogos detectáveis.

18 Makarova et al., 2006 Reconstrução da evolução do conteúdo de genes em Lactobacilalles.

19 Hipótese Lactobacillus delbrueckii UFV H2b20 e L. monocytogenes compartilham semelhanças com relação a genes de resistência às condições prevalecentes no TGI e das respectivas características de probiose e virulência.

20 OBJETIVO GERAL Estudar as relações filogenéticas de Lactobacillus e Listeria a partir de comparação de seqüências nucleotídicas de genes codificadores de funções que conferem resistência às condições prevalecentes no trato gastrintestinal e dos genes homólogos em estirpes probióticas, comensais e patogênicas.

21 ESTRATÉGIA EXPERIMENTAL

22 L. monocytogenes EGD-e L. innocua CLIP L. acidophilus NCFM L. plantarum WCFS1 L. johnsonii NCC533 L. gasseri IDENTIFICAÇÃO DE GENES DE INTERESSE (probiose, patogenicidade e virulência) NCBI BLAST P- homólogos COG- ortólogos Análise Filogenética In silico

23 GENES DE PROBIOSE, PATOGENICIDADE E VIRULÊNCIA DETECÇÃO EM L. delbrueckii UFV H2b20 PCR CLONAGEM DE POSITIVOS iPCR SEQÜENCIAMENTO ANÁLISE FILOGENÉTICA In silico Laboratório

24 EXPRESSÃO DE GENES SELECIONADOS in vitro EM CONDIÇÕES DE TRATO GASTRINTESTINAL PCR em Tempo Real Laboratório

25 DÚVIDAS E SUGESTÕES


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