Estudos evolutivos de genes de resistência codificadores de β-lactamases do grupo das Oxacilinases

Abstract

As β-lactamases são enzimas que degradam β-lactâmicos catalisando a quebra do anel β-lactâmico. Uma das primeiras enzimas identificadas conferia resistência à oxacilina, sendo classificada como oxacilinase (OXA). A resistência antimicrobiana causada pela ação das OXA β-lactamases é um problema para saúde humana e animal, e ao ambiente, sendo assim, este estudo buscou analisar a história evolutiva das OXAs e a influência dos eventos de transferência gênica horizontal (TGH) na disseminação da resistência decorrente da ação destas enzimas. Para as análises moleculares e evolutivas, foram selecionadas sequências de aminoácidos de β-lactamases dos tipos TEM, VIM, AmpC e OXA do banco de dados GenBank. Foi construído um banco de sequências dos genes 16S ribossomais (16S rDNA) referentes às espécies bacterianas nas quais o gene codificador da oxacilinase foi detectado. As sequências de aminoácidos das β-lactamases e as sequências nucleotídicas dos genes 16S ribossomais foram alinhadas pelo programa MAFFT, os modelos evolutivos foram determinados através do programa ProtTest, e as árvores filogenéticas foram construídas pelo método da máxima verossimilhança utilizando o programa PhyML. As sequências proteicas ancestrais foram reconstruídas utilizando o programa MEGA 6. Foram gerados modelos proteicos tridimensionais a partir das sequências ancestrais das β-lactamases no programa I-Tasser, então foi calculado o desvio da raiz quadrada média (RMSD) entre os carbonos alfa das estruturas em estudo e construída uma matriz de distância e um dendograma para visualizar a similaridade entre as enzimas. A análise filogenética referente as β-lactamases do tipo OXA mostraram que elas possuem grande diversidade, estão presentes principalmente em bactérias do gênero Acinetobacter, e parecem ser fortemente influenciadas pela TGH, apresentando várias incongruências nos agrupamentos formados quando comparada com a filogenia do gene 16S rDNA. A árvore filogenética das β-lactamases do tipo OXA apresentou coerência com a divisão dos grupos das OXA β-lactamases conhecidas. As quatro classes das β-lactamases e as sequências ancestrais inferidas apresentaram homologia funcional e estrutural. Os modelos tridimensionais apresentaram um reflexo da classificação existente para as β-lactamases de acordo com sua estrutura primária e função. As β-lactamases do tipo OXA, apresentam apenas três motivos conservados e são fortemente influenciadas por efeitos da transferência gênica horizontal. A relação filogenética entre as classes A, C e D foi evidenciada pela presença do domínio conservado da transpeptidase, também presente nas DD-peptidases, enquanto a classe B forma um grupo independente.