Seminário de Avaliação - Série A: Inferência funcional de microrganismos hereditários do filo Firmicutes oriundos da microbiota intestinal de vertebrados

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

Banca Examinadora:
Ana Tereza Ribeiro de Vasconcelos - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC (presidente)
Luciane Prioli Ciapina Guedes - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Franciele Maboni Siqueira - UFRGS - UFRGS

Suplentes:
Fábio Lima Custódio - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Resumo:

A capacidade dos vertebrados de alterar a sua morfofisiologia de acordo com as condições do ambiente a fim de permitir a sua sobrevivência é dependente das rápidas taxas de mudança ambiental. No entanto, evidências da literatura têm revelado tal capacidade como o resultado da interação entre o ambiente e o hologenoma, isto é, a combinação entre seus genomas e o de microrganismos simbióticos. Dentre as comunidades de microrganismos simbióticos de vertebrados, a microbiota 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. Na interação do holobionte, associações co-dependentes hospedeiro-simbionte podem surgir e, em alguns casos, levar à filossimbiose. Esta é considerada um fenômeno generalizado difundido na natureza, onde espécies filogeneticamente relacionadas abrigam microbiotas composicionalmente mais semelhantes do que espécies distantes. Entretanto, em vertebrados, diante da composição microbiana variável para cada estágio de desenvolvimento e condição ambiental, esse mecanismo não é difuso. Por outr o lado, a presença de microrganismos filogeneticamente diversos tem sido sustentada pelo contexto genético semelhante entre os táxons. Em vertebrados, por exemplo, os filos Firmicutes e Bacteroidota, cujos membros destacam-se pela decomposição de polissacarídeos de origem vegetal e uso de aminoácidos como substratos em diferentes reações catabólicas, são descritos como predominantes. Dentre esses, Firmicutes abriga gêneros formadores de esporos, que apresentam uma alta taxa de migração inter espécies hospedeiras ou ambiente-hospedeiro. Nesta interação simbiótica, o metabolismo bacteriano de macro e micronutrientes provenientes da dieta na porção distal do intestino é um dos processos que afetam o metabolismo do hospedeiro, juntamente com a domesticação ou hibridação animal. Contudo, pouco se sabe se os mecanismos que esses microrganismos empregam nessa interação são consistentes entre diferentes espécies hospedeiras. Diante disso, o presente trabalho busca expandir o conhecimento do papel funcional de microrganismos hereditários pertencentes ao filo Firmicutes no microbioma intestinal de animais vertebrados produtores de alimentos (bovinos, aves e suínos) e humanos saudáveis amostrados simultaneamente em cinco regiões brasileiras. Para tanto, a avaliação da influência de processos de domesticação, hibridização e localidade geográfica sobre a composição do microbioma intestinal desses animais foi verificada por meio de amostras metagenômicas intestinais de subgrupos hospedeiros coespecíficos de regiões geográficas diferentes, espécies híbridas, espécies ancestrais e representantes filogeneticamente mais próximos aos hospedeiros alvo avaliados. A partir de dados metagenômicos (MAGs) oriundos da microbiota intestinal desses hospedeiros, nós reconstruímos 4233 genomas. A diversidade bacteriana intestinal nesses hospedeiros foi composta majoritariamente por representantes dos filos Bacteroidota, Firmicutes e Proteobacteria. Interessantemente, hospedeiros alvo coesp ecíficos apresentaram uma diversidade mais similar entre si do que entre aqueles relacionados, o que sugere que a domesticação e hibridização podem ser fatores importantes na modulação da composição microbiana. Os dados mostram uma ausência do padrão de filossimbiose, resultante da ampla variabilidade microbiana entre os diferentes grupos de hospedeiros. Contudo, foi observada uma significativa influência do hospedeiro sobre a microbiota. A ausência de um padrão ecofilogenético sobre a formação da comunidade microbiana intestinal e influência desta sobre o hospedeiro puderam ser melhor analisadas através de uma investigação quanto a ocorrência de microrganismos prevalentes e com origem filogenômica comuns aos hospedeiros, bem como microrganismos hospedeiro-específicos. Essa análise permitiu identificar microrganismos ancestralmente relacionados que se distribuem em clados monofiléticos comuns aos vertebrados de forma que indicam uma conservação evolutiva coletiva. A partir destes, m embros-chave de Firmicutes serão analisados de acordo com seu perfil funcional, a fim de identificar processos generalistas ou críticos para a aptidão metabólica intestinal de vertebrados.