In silico phylogenetic and virulence gene profile analyses of avian pathogenic Escherichia coli genome sequences / Análises in silico da filogenia e do perfil de genes associados à virulência, dos genomas de linhagens de Escherichia coli de origem aviária

ABSTRACT

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) infections are responsible for significant losses in the poultry industry worldwide. A zoonotic risk has been attributed to APEC strains because they present similarities to extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) associated with illness in humans, mainly urinary tract infections and neonatal meningitis. Here, we present in silico analyses with pathogenic E. coli genome sequences, including recently available APEC genomes. The phylogenetic tree, based on multi-locus sequence typing (MLST) of seven housekeeping genes, revealed high diversity in the allelic composition. Nevertheless, despite this diversity, the phylogenetic tree was able to cluster the different pathotypes together. An in silico virulence gene profile was also determined for each of these strains, through the presence or absence of 83 well-known virulence genes/traits described in pathogenic E. coli strains. The MLST phylogeny and the virulence gene profiles demonstrated a certain genetic similarity between Brazilian APEC strains, APEC isolated in the United States, UPEC (uropathogenic E. coli) and diarrheagenic strains isolated from humans. This correlation corroborates and reinforces the zoonotic potential hypothesis proposed to APEC.

RESUMO

As infecções causadas por linhagens de Escherichia coli de origem aviária (APEC) são responsáveis por perdas significativas na indústria avícola em todo mundo. Risco zoonótico tem sido atribuído às linhagens APEC, devido às semelhanças existentes entre elas e linhagens de E. coli patogênicas extraintestinais (ExPEC) de origem humana, causadoras de infecções no trato urinário e meningite neonatal. Neste trabalho, apresentamos os resultados de análises in silico feitas a partir dos genomas de linhagens patogênicas de E. coli, incluindo genomas recentemente obtidos de linhagens APEC. Uma árvore filogenética foi obtida, com base na tipagem de sequência multilocus (MLST) de sete genes essenciais, revelando alta diversidade na composição de alelos, mas ainda assim possibilitando o agrupamento dos diferentes patótipos. Foi determinado também, para cada linhagem, o perfil gênico, por meio da presença ou ausência de 83 genes associados à virulência. A árvore filogenética e o perfil gênico demonstraram que existem semelhanças genéticas entre cepas APEC brasileiras, APEC isolada nos Estados Unidos, UPEC (uropathogenic E. coli) e linhagens produtoras de diarreia em humanos. Essa correlação corrobora e reforça a hipótese de que linhagens APEC apresentam potencial risco zoonótico.