Polimorfismos em genes do metabolismo de ácidos micólicos em isolados de Mycobacterium tuberculosis de Santa Catarina, Sul do Brasil

Abstract

Mycobacterium tuberculosis, agente causador da tuberculose (TB), uma das doenças infecciosas que mais mortes têm causado no mundo, possui uma parede celular complexa, que contém na sua composição ácidos micólicos (AM), os quais desempenham papel importante no processo de patogênese, virulência e sobrevivência, conferindo aos bacilos proteção frente a ambientes hostis. Os genes que codificam enzimas envolvidas na síntese de diferentes grupos funcionais de AM se destacam por sua importância em diferentes funcionalidades das micobactérias. Neste estudo, os dados do sequenciamento completo do genoma foram empregados para avaliar mutações em genes relacionados ao metabolismo de AM de M. tuberculosis relacionando-as a dados clínicos, epidemiológicos e SIT (Spoligotype International Type) de isolados clínicos de pacientes com TB pulmonar de municípios da Grande Florianópolis. As mutações Rv3057c Asp112Ala (104/151), Rv3720 His70Arg (104/151) e Rv3802c Val50Phe (105/151) ocorreram em 69% dos isolados e apresentaram associação significativa com a linhagem LAM. O SIT 216/LAM5 (13,2%; 20/151), encontrado com maior frequência, estava associado a mutações nos genes accD2 Lys23Glu, kasA Gly269Ser, mmaA4 Asn165Ser, otsB1 Asp617Asn, Rv3057c Asp112Ala, Rv3720 His70Arg, Rv3802c Val50Phe e tgs4 Ala216Glu. Os isolados do SIT 73/T (6,6%; 10/151) apresentaram um padrão de mutações gênicas; as mutações amiD-Rv3376 3790075G>A, fbpA-aftB 4266941G>A, echA11 Asn220fs e otsB2 Ser110Arg ocorreram exclusivamente nesses 10 isolados. Os SITs 20/LAM1, 64/LAM6, 50/H3, 137/X2 e 119/X1 apresentaram relação com mutações específicas. Foi possível observar diferença entre o perfil de mutações relacionadas com SITs da linhagem LAM e SITs das linhagens T, Haarlem e X. Observou-se associação significativa entre o desfecho de tratamento no qual a cultura permaneceu positiva após quatro meses de tratamento (2,6%; 4/151) e as variações echA11 Asn220fs, lipR Pro43Leu, otsB1 Ala386Thr, otsB2 Ser110Ar, rip Arg351Trgp, Rv0194 Asp714Glu, Rv1687c Gly55Ser, PE_PGRS33-bacA 2062805C>G, glyA1-desA2 1221912C>A, Rv2242-fabD 2516567G>C e fbpA-aftB 4266941G>A. Neste estudo, foi possível identificar um repertório amplo de polimorfismos de nucleotídeo único em genes relacionados ao metabolismo de AM em isolados de M. tuberculosis e também foi possível descrever, pela primeira vez, a variabilidade que ocorreu entre isolados de diferentes SIT/sublinhagens da Linhagem 4 circulantes na Grande Florianópolis, Santa Catarina.

Abstract: Tuberculosis caused by Mycobacterium tuberculosis is one of the most world's deadliest infectious diseases. The bacterium has a complex cell wall containing mycolic acids (MA), which play an important role in pathogenesis, virulence, and survival by protecting the cell against harsh environments. Studies have shown that genes encoding enzymes involved in MA synthesis are essential to mycobacterial functionality. This study used whole-genome sequencing to evaluate mutations in genes related to MA metabolism in M. tuberculosis isolates from pulmonary tuberculosis patients of the Florianópolis Metropolitan Area, Santa Catarina, Brazil, and assessed associations with clinical, epidemiological, and SIT data. The mutations Rv3057c Asp112Ala (104/151), Rv3720 His70Arg (104/151), and Rv3802c Val50Phe (105/151) were identified in about 69% of the isolates and were related to the LAM lineage. SIT 216/LAM5 (13.2%, 20/151) had the highest frequency and was associated with the mutations accD2 Lys23Glu, kasA Gly269Ser, mmaA4 Asn165Ser, otsB1 Asp617Asn, Rv3057c Asp112Ala, Rv3720 His70Arg, Rv3802c Val50Phe, and tgs4 Ala216Glu. All SIT 73/T isolates (6.6%, 10/151) showed a characteristic and exclusive gene mutation pattern: amiD Rv3376 3790075G>A, fbpA-aftB 4266941G>A, echA11 Asn220fs, and otsB2 Ser110Arg. SITs 20/LAM1, 64/LAM6, 50/H3, 137/X2, and 119/X1 were also related to specific mutations. SITs from the LAM lineage differed in mutation profile from those of the T, Haarlem, and X lineages. There was a significant association between fourth-month sputum smear positivity (2.6%, 4/151) and the gene variants echA11 Asn220fs, lipR Pro43Leu, otsB1 Ala386Thr, otsB2 Ser110Ar, rip Arg351Trp, Rv0194 Asp714Glu, Rv1687c Gly55Ser, PE_PGRS33-bacA 2062805C>G, glyA1-desA2 1221912C>A, Rv2242-fabD 2516567G>C, and fbpA-aftB 4266941G>A. It was possible to identify a broad repertoire of single-nucleotide polymorphisms in genes related to MA metabolism in M. tuberculosis isolates. This study also described, for the first time, the variability between different SITs/sublineages of Lineage 4 circulating in Florianópolis Metropolitan Area.