Análise de genes de resistência a antibióticos com o CARD RGI
Olá pessoal 😃! Nesta semana sobre a ferramenta RGI (Resistance Gene Identifier), disponibilizada pelos mantenedores do banco de dados CARD (Comprehensive Antibiotic Resistance Database). Esta ferramenta permite a identificação de diferentes genes ou mutações pontuais que conferem resistência a antibióticos, sendo muito útil na caracterização genômica de isolados clínicos ou derivados de alimentos, sobretudo devido à crescente preocupação com os chamados “super-bugs”.
Como uma bactéria se torna resistente?
Há várias maneiras de uma bactéria resistir a antibióticos, podendo esta resistência ser intrínseca ou adquirida. Mecanismos intrínsecos de resistência, como as bombas de efluxo (proteínas de membrana que removem as moléculas de antibiótico do interior da célula da bactéria), estão geralmente codificados no cromossomo da bactéria e não possuem uma “origem externa”. Já a resistência adquirida envolve a adaptação do organismo, seja através de mutações pontuais em certos genes que são alvos dos antibióticos, ou a incorporação de novos genes a partir de eventos de transferência horizontal de genes (HGT, Horizontal Gene Transfer).
Mutações pontuais espontâneas que afetam o alvo de um determinado antibiótico pode reduzir o seu efeito. Um exemplo são os antibióticos da classe das fluoroquinolonas, que inibem enzimas topoisomerase, como a DNA Girase (responsável por reduzir o efeito de supercoilling do DNA em várias bactérias). A inibição desta enzima impede o duplicação do DNA, mas mutações espontâneas no gene podem reduzir o efeito desta inibição.
No caso da resistência adquirida através de HGT, genes de resistência são transferidos entre bactérias, muitas vezes de espécies diferentes, seja na forma de plasmídeos ou de regiões do genoma que posteriormente são integralizadas ao cromossomo. Neste segundo caso, origina-se uma ilha genômica, que geralmente apresenta características (ex: codon usage, conteúdo GC) muito diferente do resto do genoma.
Uma mesma bactéria pode apresentar múltiplos genes de resistência, sendo este conjunto denominado resistoma.
Utilizando o RGI
Para isso vamos utilizar o genoma de um isolado multirresistente, denominado NIRTX006_XDR, de Mycobacterium tuberculosis, o agente causador da tuberculose. Este isolado foi obtido na Índia, em 2013.Os dados do genoma podem ser obtidos a partir do GenBank sob o código de acesso NZ_SDOQ00000000.1. Para obter genoma no formato FASTA, utilize a aba “Send to” / “Complete Record”, selecione a opção “File” e o formato “FASTA”.
Agora, selecione o arquivo FASTA para análise no RGI através da opção “Upload FASTA sequence file(s)” e clique em “Submit”.
Após finalizar a análise, o RGI retornará uma lista de genes identificados que estão associados a resistência, suas respectivas classes de antibiótico (Drug Class) e o tipo de evidência que foi utilizada para aferir o fenótipo (Detection Criteria). Genes identificados a partir de protein homolog models geralmente são de resistência inata ou adquirida através de HGT, enquanto que aqueles identificados a partir de protein variant models ou rRNA gene variant models são referentes a mutações pontuais.
Cabe destacar que apenas mutações pontuais já caracterizadas e descritas na literatura podem ser identificadas, geralmente para organismos cuja resistência acarreta em problemas para a saúde pública, como Mycobacterium tuberculosis, Campylobacter spp. e Acinetobacter baumannii. A identificação de novo de mutações pontuais que acarretem resistência não pode ser feita com o RGI.
Outras ferramentas, como o ResFinder, também pode ser utilizadas para esta mesma finalidade. Abordaremos algumas destas outras abordagens em posts futuros 😄
