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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.17.2015.tde-22052015-161444
Documento
Autor
Nome completo
Maíra Pompeu Martins
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2015
Orientador
Banca examinadora
Rossi, Nilce Maria Martinez (Presidente)
Fonseca, Marcio José Poças
Marques, Marilis do Valle
Nunes, Francis de Morais Franco
Uyemura, Sergio Akira
Título em português
Expressão Comparativa de Genes em Dermatófitos durante o Processo de Interação com Moléculas do Hospedeiro e em Resposta a Agentes Antifúngicos
Palavras-chave em português
Dermatófitos
Genômica comparativa
Interação patógeno-hospedeiro
pH
Resistência a antifúngicos
Resumo em português
Dermatófitos são um grupo de fungos intimamente relacionados, que tem a capacidade de invadir tecidos queratinizados como pele, cabelos e unhas de homens e outros animais causando dermatofitoses. Os agentes envolvidos nessas infecções pertencem aos gêneros Trichophyton, Microsporum ou Epidermophyton e, de acordo com seu habitat natural, são classificados em espécies geofílicas, zoofílicas ou antropofílicas. A maior incidência de dermatofitoses é causada pelo gênero Trichophyton, sendo T. rubrum a espécie mais prevalente em infecções de pele e unhas em humanos. Devido à severidade e longevidade destas infecções, e à resistência ao tratamento, o estudo de fatores envolvidos na interação patógeno-hospedeiro, na resistência dos dermatófitos a agentes antifúngicos e na manutenção do processo infeccioso são de grande relevância. Por análises morfológicas, fisiológicas e de expressão gênica, comparamos cinco dermatófitos cujos genomas foram sequenciados por iniciativa do Broad Institute, Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, Trichophyton rubrum e Trichophyton tonsurans. Cultivos em queratina, mimetizando o processo infeccioso, foram utilizados para analisar o envolvimento dos dermatófitos na interação patógeno-hospedeiro e manutenção do processo infeccioso. Também expusemos as espécies a concentrações subinibitórias de agentes terapêuticos, de modo a verificar a resposta destes fungos a diferentes drogas. Observamos que o acúmulo de transcritos dos genes relacionados à virulência em dermatófitos avaliados durante o crescimento em queratina sugere que a maquinaria metabólica com atividade de formação da parede celular do fungo, metabolização do substrato e adesão ao hospedeiro ativa nos períodos iniciais de infecção. Contudo, um padrão de expressão correlacionado à similaridade das sequências genômicas não foi observado nas condições testadas. Também não se observa correlação direta entre o nicho preferencial dos dermatófitos e os níveis transcricionais em resposta à queratina de origem animal. Analisamos três genes envolvidos na resistência a múltiplas drogas (MDR) durante crescimento na presença de drogas com atividade antifúngica. Nossos dados sugerem que os genes MDR atuam sinergicamente em dermatófitos, e podem atuar de forma compensatória quando em presença de drogas antifúngicas, o que pode ser uma importante causa de falhas no tratamento. Nossos resultados fornecem evidências de que a expressão dos genes analisados não se correlaciona com as relações filogenéticas entre estes dermatófitos, visto que apesar da íntima relação entre o conteúdo genético e organização do genoma, os níveis transcricionais destes genes são diferentes entre as espécies. Assim, diferenças na adaptação a nichos específicos e a progressão da doença entre os dermatófitos podem ser explicadas por diferentes perfis de transcrição do gene.
Título em inglês
Comparative Expression of Genes in Dermatophytes during Interaction with the Host Environment and in Response to Antifungal Agents
Palavras-chave em inglês
Antifungal resistance
Comparative genomics
Dermatophytes
Hostpathogen interaction
pH
Resumo em inglês
Dermatophytes are a group of closely related fungi, which have the ability to invade keratinized tissues, such as skin, hair, and nails of both human and animal hosts causing dermatophytosis. The agents involved in these infections belong to the genera Trichophyton, Microsporum or Epidermophyton and, according to their natural habitat, are classified as geophilic, zoophilic or anthropophilic species. The higher incidence of dermatophytosis is caused by the genera Trichophyton, being the specie T. rubrum the most prevalent causative of human skin and nail infections. Because of the severity and longevity of these infections and their resistance to treatment, the study of the factors involved in host-pathogen interaction, in resistance of dermatophytes to antifungal agents, and in maintenance of the infection is relevant. Through morphological, physiological and gene expression analysis we compared five dermatophytes, whose genomes were sequenced by initiative of the Broad Institute: Microsporum canis, Trichophyton equinum, Trichophyton interdigitale, T. rubrum and Trichophyton tonsurans. Growth in keratin, which mimetize the infectious process, was used to analyze the involvement of dermatophytes in host-pathogen interaction and maintenance of the infectious process. We also exposed the species to subinibitory concentrations of therapeutic agents to verify the response of these fungi to different drugs. We observed that the accumulation of transcripts of genes related to virulence in dermatophytes evaluated during growth in keratin, suggest that the metabolic machinery with activity on fungal cell wall formation, substrate metabolization, and host adhesion is activated in early stages of infection. However, an expression pattern correlating to genomic sequence similarity was not observed in the conditions tested. We also did not observe a direct correlation between the preferential niche of these dermatophytes and the transcriptional levels in response to the keratin from animal origin. We analyze three genes involved in multidrug resistance (MDR) during growth in the presence of drugs with antifungal activity. Our data suggest that MDR genes act synergistically in dermatophytes, and they may compensate for one another when challenged with antifungal drugs, which can be an important cause of therapeutic failure. We provide evidence that the expression of the analyzed genes does not correlate with the phylogeny of these dermatophytes since, in spite of the different species being highly related in gene content and genome organization, the transcription level of these genes is different among these species. Thus, differences in adaptation to a specific niche and disease progression among dermatophytes would be explained by different gene transcription profiles.
 
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Data de Publicação
2015-09-10
 
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