Anotação funcional e análise genômica comparativa de Balamuthia mandrillaris revela potencial virulência

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14318 (2023) Citar este artigo

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Balamuthia mandrillaris é um protozoário patogênico que causa uma infecção rara, mas quase sempre fatal, do sistema nervoso central e, em alguns casos, lesões cutâneas. Atualmente, os dados genômicos desta ameba de vida livre incluem a descrição de vários genomas mitocondriais completos. Em contraste, dois genomas completos com qualidade de rascunho estão disponíveis no GenBank, mas nenhum deles possui anotação funcional. No presente estudo, o genoma completo de B. mandrillaris isolado de uma lagoa artificial de água doce foi sequenciado e montado, obtendo-se um genoma montado com melhores valores de parâmetros de qualidade de montagem do que os genomas atualmente disponíveis. Posteriormente, o genoma mencionado anteriormente, juntamente com as cepas V039 e 2046, foram submetidos à anotação funcional. Por fim, foi realizada análise genômica comparativa e constatou-se que genes homólogos no genoma central potencialmente envolvidos na virulência de Acanthamoeba spp. e Trypanosoma cruzi. Além disso, onze dos quinze genes foram identificados nas três cepas descritas como potenciais genes alvo para desenvolver novas abordagens de tratamento para infecções por B. mandrillaris. Esses resultados descrevem proteínas do genoma completo desse protozoário e ajudam a priorizar quais genes-alvo poderiam ser usados ​​para desenvolver novos tratamentos.

Balamuthia mandrillaris é uma ameba de vida livre (FLA) amplamente distribuída no ambiente dos países mais quentes1. É o agente causal de uma infecção crônica denominada encefalite amebiana por Balamuthia (EAB) e, em alguns casos, as lesões cutâneas precedem a infecção do sistema nervoso central (SNC)2. Além disso, foi relatado que esta infecção afeta pessoas imunocompetentes e imunocomprometidas e, atualmente, mais de 200 casos foram relatados em todo o mundo, com taxa de mortalidade > 90%, sendo que a maioria desses casos ocorre nos Estados Unidos e na América do Sul3. Esta elevada taxa de mortalidade deve-se principalmente à dificuldade de obter um diagnóstico precoce (quando a doença pode ser controlável), associada à falta de medicamentos específicos para infecções por B. mandrillaris; o tratamento atual consiste em uma combinação de antimicrobianos selecionados principalmente empiricamente, resultando em poucos casos de sobrevivência atualmente4. Por esse motivo, faz-se necessária a implementação de técnicas que envolvam ciências ômicas no estudo deste FLA para identificar domínios proteicos conhecidos para avançar para a anotação funcional e fornecer ferramentas para o conhecimento da patogenômica deste protozoário5.

Atualmente, a informação genômica deste microrganismo é escassa, e apenas os genomas mitocondriais de diferentes isolados foram anotados, com comprimentos variando de 39,8 a 42,8 Kb, 2 RNAs ribossômicos (rRNAs), 13 a 18 RNAs de transferência (tRNAs) e 33 a 38 sequências codificadoras de proteínas4, 6. Em um estudo recente, o transcriptoma de B. mandrillaris foi analisado, aproximadamente 40% das proteínas previstas foram anotadas funcionalmente e foram identificados 15 genes alvo para novas abordagens de tratamento para infecções por B. mandrillaris7. No entanto, não existe um genoma completo anotado deste FLA no GenBank, e apenas dois rascunhos de genomas de qualidade estão disponíveis para as cepas 2046 e V039, que variam em tamanho de 44 a 68 Mb, respectivamente8, 9.

Em relação a outros microrganismos de relevância médica, estudos que combinam anotação funcional e genômica comparativa têm sido relatados para identificar genes relacionados à resistência a antibióticos, fatores de virulência, reguladores transcricionais, motilidade e outros10,11,12,13. A análise do pangenoma do FLA revelou genes únicos nas espécies patogênicas de Acanthamoeba e Naegleria fowleri. Para Acanthamoeba, os genes envolvidos na virulência foram relatados como metaloproteases, proteínas de ligação à laminina e proteínas de choque térmico . Para Naegleria fowleri, foram identificados genes relacionados à autofagia, dinâmica do citoesqueleto e da membrana, motilidade, produtos secretores, resposta ao estresse e modificações pós-traducionais15.