Genomic surveillance: a potential shortcut for effective Chagas disease management

Chagas disease is an enduring public health issue in many Latin American countries, receiving insufficient investment in research and development. Strategies for disease control and management currently lack efficient pharmaceuticals, commercial diagnostic kits with improved sensitivity, and vaccines. Genetic heterogeneity of Trypanosoma cruzi is a key aspect for novel drug design since pharmacological technologies rely on the degree of conservation of parasite target proteins. Therefore, there is a need to expand the knowledge regarding parasite genetics which, if fulfilled, could leverage Chagas disease research and development, and improve disease control strategies. The growing capacity of whole-genome sequencing technology and its adoption as disease surveillance routine may be key for solving this long-lasting problem.

Whole genome sequence of Mycobacterium kansasii isolates of the genotype 1 from Brazilian patients with pulmonary disease demonstrates considerable heterogeneity

Mycobacterium kansasii is an opportunistic pathogen and one of the most commonly encountered species in individuals with lung disease. We here report the complete genome sequence of 12 clinical isolates of M. kansasii from patients with pulmonary disease in Brazil.

Genômica comparativa de procariotos: análise da variabilidade em funções enzimáticas / Comparative genomics of prokaryotes: analysis of variability in enzymatic functions

Esta tese trata de abordagens computacionais para a análise comparativa de genomas em larga escala e da análise da variabilidade em funções enzimática de procariotos. Este trabalho apresenta um banco de dados denominado ProteinWorldDB, que representa um esforço importante para criar um conjunto de dados consistente e confiável de comparações entre o conteúdo protéico codificado por centenas de genomas completamente sequenciados, usando uma abordagem rigorosa baseada em programação dinâmica. Além disto, este trabalho descreve uma metodologia aprimorada para detecção e anotação de pseudogenes em procariotos (e outros organismos com organização genômica similar), e uma análise da ocorrência, distribuição e padrões de extinção de enzimas análogas preditas em procariotos. A base de dados ProteinWorldDB oferece à comunidade científica a oportunidade de minerar dados comparativos calculados de forma precisa e usar a informação disponível – e.g. índices de similaridade (e suas estimativas estatísticas) entre pares ou grupos de proteínas, proteínas ortólogas e parálogas inferidas, genes taxonomicamente restritos (únicos), entre outras – como ponto de partida para análises subsequentes. Nossa metodologia para a detecção e anotação de pseudogenes em procariotos, baseada em comparações entre sequências codificantes e regiões intergênicas de genomas-alvos, apresenta duas inovações importantes: a reconstrução da sequência remanescente a partir de todos os fragmentos encontrados, não somente a partir do mais similar e a determinação de limiares de similaridade adequados ao conjunto de dados analisados, com base em validações estatísticas. A aplicação deste método na busca de pseudogenes na via glicolítica/gliconeogênese de centenas de procariotos resultou em um número expressivo de novos pseudogenes identificados, mostrando a necessidade de se incluir mecanismos de busca sistemática de pseudogenes nos fluxos de anotação genômica de procariotos. A análise da ocorrência, distribuição e padrões de extinção de enzimas análogas preditas na via gicolítica/gliconeogênese de centenas de procariotos nos revelou um quadro complexo, difícil de ser interpretado, mesmo quando apenas um pequeno grupo de espécies selecionadas foi utilizado. Um estudo mais detalhado, relacionando os resultados obtidos ao estilo de vida, filogenia, estrutura e organização genômicas destas espécies, será necessária para tentar responder às questões fundamentais que nos colocamos: como surgem as enzimas análogas e, sobretudo, por que, aparentemente, ocorreram tantos eventos de origem independente de atividades enzimáticas durante a evolução, e por que existem diferentes formas análogas coexistindo no mesmo organismo? A manutenção de duas ou mais formas análogas poderia proporcionar flexibilidade metabólica e, portanto, uma vantagem seletiva, dependendo do ambiente e estilo de vida do organismo; ou, ainda, distintas formas poderiam competir pela execução de uma mesma função e, neste caso, sendo uma das formas mais competitivas que a outra, a desfuncionalização da forma menos competitiva poderia representar uma vantagem seletiva, já que o gasto energético com a biossíntese da enzima seria eliminado. Seria possível considerar enzimas análogas como indivíduos e seus grupos como populações, todos em competição por um nicho metabólico em particular? Neste caso, seria plausível imaginar que enzimas mais competitivas teriam uma vantagem seletiva sobre formas alterativas menos competitvas e, consequentemente, dispensar-se-iam entre os diversos genomas bacterianos, com o passar do tempo.

Genetic data showing evolutionary links between Leishmania and Endotrypanum

Striking similarities at the morphological, molecular and biological levels exist between many trypanosomatids isolated from sylvatic insects and/or vertebrate reservoir hosts that make the identification of medically important parasites demanding. Some molecular data have pointed to the relationship between some Leishmania species and Endotrypanum, which has an important epidemiological significance and can be helpful to understand the evolution of those parasites. In this study, we have demonstrated a close genetic relationship between Endotrypanum and two new leishmanial species, L. (V.) colombiensis and L. (V.) equatoriensis. we have used (a) numerical zymotaxonomy and (b) the variability of the internal transcribed spacers of the rRNA genes to examine relationship in this group. The evolutionary trees obtained revealed high similarity between L. (V.) colombiensis, L. (V.) equatoriensis and Endotrypanum, forming a tight cluster of parasites. Based on further results of (c) minicircle kDNA heterogeneity analysis and (d) measurement of the sialidase activity these parasites were also grouped together.