Exame de Qualificação: Avaliação funcional de microrganismos hereditários pertencentes ao Filo Firmicutes da microbiota Intestinal de vertebrados

Orientadores:
Ana Tereza Ribeiro de Vasconcelos - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Fabiola Marques de Carvalho

Banca Examinadora:
Kary Ann del Carmen Ocaña Gautherot - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC (presidente)
Luciane Prioli Ciapina - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Franciele Maboni Siqueira - UFRGS - UFRGS

Suplentes:
Marisa Fabiana Nicolás - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Resumo:

As rápidas taxas de mudança ambiental destacam a dependência da capacidade dos vertebrados de alterar a sua fisiologia ou morfologia de acordo com as condições do ambiente para a sua sobrevivência. No entanto, evidências crescentes da literatura têm revelado tal capacidade como o resultado da interação entre o ambiente e o hologenoma, isto é, a combinação entre seus genomas (conjunto de toda informação hereditária de um ser vivo codificada no DNA) e o de microrganismos simbióticos. Dentre as comunidades de microrganismos simbióticos de vertebrados, a comunidade residente no intestino é classificada como a mais influente, uma vez que é capaz de afetar o metabolismo do hospedeiro, bem como sua nutrição, sistema imunológico, comportamento, morfologia e desenvolvimento. Assim, como resultado da interação entre as partes do holobionte (hospedeiro e microbiota associada), os fenótipos estão sujeitos às forças evolutivas estocásticas, como a deriva ecológica, e/ou determinísticas, como a regulação do hospedeiro sobre a composição da comunidade microbiana. Assim, por meio desse processo evolutivo, um padrão ecológico chamado de filossimbiose pode surgir. Neste padrão, a similaridade na composição intestinal entre holobiontes está correlacionada com a relação filogenética entre os hospedeiros, isto é, espécies hospedeiras filogeneticamente relacionadas tendem a possuir mais clados microbianos em comum do que os hospedeiros distantemente relacionados. Em vertebrados, a diversidade microbiana tem sido associada, principalmente, a uma variedade de características relacionadas à filogenia do hospedeiro, como a sua fisiologia e morfologia intestinal como fatores cardinais na determinação da composição do microbioma. E, por isso, para cada estágio de desenvolvimento e condição ambiental, o microbioma é composto por uma estrutura chave ou core específica para o grupo taxonômico, que inclui as funções essenciais para determinado holobionte. No entanto, para a maioria das espécies hospedeiras, apesar da composição microbiana variável, um contexto gênico semelhante entre os indivíduos, chamado de microbioma core, é observado. Em vertebrados, por exemplo, os filos Firmicutes e Bacteroidetes são descritos como dominantes. No entanto, dentre esses, Firmicutes abriga gêneros formadores de esporos, isto é, células quiescentes capazes de sobreviver em condições letais para outras células, que apresentam uma alta taxa de migração interespécies hospedeiras ou ambiente-hospedeiro. Por meio deste mecanismo, essas bactérias podem atuar no intestino tanto como esporos quanto na forma de células vegetativas, após a germinação sob a influência de germinantes. Nesta interação simbiótica, o metabolismo bacteriano de macro e micronutrientes da dieta no intestino distal resulta na síntese de muitos compostos que desempenham um grande efeito no hospedeiro. Entretanto, pouco se sabe se os mecanismos que esses microrganismos empregam para interagir com a fisiologia são consistentes entre as espécies hospedeiras. Para isso, a www.mcti.gov.br | www.lncc.br reconstrução de genomas microbianos a partir de dados metagenômicos, isto é, dados oriundos do sequenciamento de genomas de todos os organismos presentes na amostra intestinal, mostra-se vantajosa para maior sensibilidade na avaliação da filossimbiose, uma vez que o perfil taxonômico e funcional de escala mais fina pode ser alcançado. Desse modo, o presente trabalho busca expandir o conhecimento do papel funcional de microrganismos hereditários, pertencentes ao filo Firmicutes, que são associados a padrões de filossimbiose entre vertebrados. E com isso, sugerir a possível contribuição de funções metabólicas sobre a manutenção e conservação de assinaturas microbianas de microrganismos hereditários ao longo da evolução de vertebrados pertencentes às classes Mammalia e Aves por meio de genomas montados a partir de metagenomas (MAGs).