New insights on tuberculosis transmission dynamics and drug susceptibility profiles among the prison population in Southern Brazil based on whole-genome sequencing

ABSTRACT Background: The rate of tuberculosis (TB) infection among the prison population (PP) in Brazil is 28 times higher than that in the general population, and prison environment favors the spread of TB. Objective: To describe TB transmission dynamics and drug resistance profiles in PP using whole-genome sequencing (WGS). Methods: This was a retrospective study of Mycobacterium tuberculosis cultivated from people incarcerated in 55 prisons between 2016 and 2019; only one isolate per prisoner was included. Information about movement from one prison to another was tracked. Clinical information was collected, and WGS was performed on isolates obtained at the time of TB diagnosis. Results: Among 134 prisoners included in the study, we detected 16 clusters with a total of 58 (43%) cases of M. tuberculosis. Clusters ranged from two to seven isolates with five or fewer single nucleotide polymorphism (SNP) differences, suggesting a recent transmission. Six (4.4%) isolates were resistant to at least one anti-TB drug. Two of these clustered together and showed resistance to rifampicin, isoniazid, and fluoroquinolones, with 100% concordance between WGS and phenotypic drug-susceptibility testing. Prisoners with clustered isolates had a high amount of movement between prisons (two to eight moves) during the study period. Conclusions: WGS demonstrated the recent transmission of TB within prisons in Brazil. The high movement among prisoners seems to be related to the transmission of the same M. tuberculosis strain within the prison system. Screening for TB before and after the movement of prisoners using rapid molecular tests could play a role in reducing transmission.

Análise computacional baseada no desenvolvimento de um pipeline de técnicas ab initio para predição de desordem estrutural protéica em genomas de tripanosomatídeos / Computational analysis based on developing a pipeline of techniques for ab initio prediction of protein structural disorder in the genomes of trypanosomatids

Proteínas são compostas por uma ou mais cadeias de aminoácidos e exibem vários níveis de organização estrutural. Recentemente, uma classe de proteínas conhecidas como IUPs (Intrinsically Unstructured Proteins) foi descoberta e sua principal característica é a ausência de estrutura parcial ou total em seu estado nativo. Devido à sua adaptabilidade intrínseca, tais proteínas participam em muitos. processos biológicos regulatórios incluindo o escape do sistema imune. Utilizando a informação contida no proteoma predito de Leishmania braziliensis, Leishmania major, Leishmania infantum, Trypanosoma cruzi e Trypanosoma brucei, desenvolvemos um pipeline de análise computacional que tem como objetivo a identificação, caracterização e análise de IUPs. Nosso principal objetivo é investigar. as correlações biológicas entre desordem estrutural e as interações parasitohospedeiro.. O pipeline emprega 6 metodologias de predição de desordem, integra informações obtidas através da anotação estrutural e funcional, predição subcelular e o cálculo de propriedades físico-químicas. Como cerne do pipeline de IUPs existe um banco de dados relacional modelado de forma a viabilizar a extração das relações entre as inúmeras variáveis analisadas e gerar os relatórios.

Nossos resultados demonstram que as espécies de Leishmania e Trypanosoma possuem aproximadamente 70% e 55% de IUPs, respectivamente. Nossos resultados indicam que nos tripanosomatídeos os aminoácidos promotores de ordem são: W, Y, F, V, I, L e C e os promotores de desordem são P, Q, E, R e S.. A anotação funcional revelou o enriquecimento dos termos GO: transcription, ribonucleoproteins, RNA metabolic process, protein binding e ribonucleotide binding.. Outra característica é a associação entre o aumento da porcentagem de resíduos desordenados, a localização subcelular e o número de regiões transmembrana. Como resultado da validação experimental feita através de técnicas de eletroforese bidimensional (2D) específicas para identificação de IUPs, 100% dos spots identificados foram preditos in silico.. Até o presente momento este trabalho representa a primeira tentativa de estabelecimento das correlações entre desordem estrutural protéica e função nos tripanosomatídeos. A execução do pipeline pode ser solicitada por instituições acadêmicas através de solicitação no sitio http://iup.cpqrr.fiocruz.br/iup-pipeline.

Análise computacional baseada no desenvolvimento de um pipeline de técnicas ab initio para predição de desordem estrutural protéica em genomas de tripanosomatídeos

Proteínas são compostas por uma ou mais cadeias de aminoácidos e exibem vários níveis de organização estrutural. Recentemente, uma classe de proteínas conhecidas como IUPs (Intrinsically Unstructured Proteins) foi descoberta e sua principal característica é a ausência de estrutura parcial ou total em seu estado nativo. Devido à sua adaptabilidade intrínseca, tais proteínas participam em muitos. processos biológicos regulatórios incluindo o escape do sistema imune. Utilizando a informação contida no proteoma predito de Leishmania braziliensis, Leishmania major, Leishmania infantum, Trypanosoma cruzi e Trypanosoma brucei, desenvolvemos um pipeline de análise computacional que tem como objetivo a identificação, caracterização e análise de IUPs. Nosso principal objetivo é investigar. as correlações biológicas entre desordem estrutural e as interações parasitohospedeiro.. O pipeline emprega 6 metodologias de predição de desordem, integra informações obtidas através da anotação estrutural e funcional, predição subcelular e o cálculo de propriedades físico-químicas. Como cerne do pipeline de IUPs existe um banco de dados relacional modelado de forma a viabilizar a extração das relações entre as inúmeras variáveis analisadas e gerar os relatórios.

Nossos resultados demonstram que as espécies de Leishmania e Trypanosoma possuem aproximadamente 70% e 55% de IUPs, respectivamente. Nossos resultados indicam que nos tripanosomatídeos os aminoácidos promotores de ordem são: W, Y, F, V, I, L e C e os promotores de desordem são P, Q, E, R e S.. A anotação funcional revelou o enriquecimento dos termos GO: transcription, ribonucleoproteins, RNA metabolic process, protein binding e ribonucleotide binding.. Outra característica é a associação entre o aumento da porcentagem de resíduos desordenados, a localização subcelular e o número de regiões transmembrana. Como resultado da validação experimental feita através de técnicas de eletroforese bidimensional (2D) específicas para identificação de IUPs, 100% dos spots identificados foram preditos in silico.. Até o presente momento este trabalho representa a primeira tentativa de estabelecimento das correlações entre desordem estrutural protéica e função nos tripanosomatídeos. A execução do pipeline pode ser solicitada por instituições acadêmicas através de solicitação no sitio http://iup.cpqrr.fiocruz.br/iup-pipeline.