The Homeostasis of Iron, Copper, and Zinc in Paracoccidioides Brasiliensis, Cryptococcus Neoformans Var. Grubii, and Cryptococcus Gattii: A Comparative Analysis

Iron, copper, and zinc are essential for all living organisms. Moreover, the homeostasis of these metals is vital to microorganisms during pathogenic interactions with a host. Most pathogens have developed specific mechanisms for the uptake of micronutrients from their hosts in order to counteract the low availability of essential ions in infected tissues. We report here an analysis of genes potentially involved in iron, copper, and zinc uptake and homeostasis in the fungal pathogens Paracoccidioides brasiliensis, Cryptococcus neoformans var. grubii, and Cryptococcus gattii. Although prior studies have identified certain aspects of metal regulation in Cryptococcus species, little is known regarding the regulation of these elements in P. brasiliensis. We also present amino acid sequences analyses of deduced proteins in order to examine possible conserved domains. The genomic data reveals, for the first time, genes associated to iron, copper, and zinc assimilation and homeostasis in P. brasiliensis. Furthermore, analyses of the three fungal species identified homologs to genes associated with high-affinity uptake systems, vacuolar and mitochondrial iron storage, copper uptake and reduction, and zinc assimilation. However, homologs to genes involved in siderophore production were only found in P. brasiliensis. Interestingly, in silico analysis of the genomes of P. brasiliensis Pb01, Pb03, and Pb18 revealed significant differences in the presence and/or number of genes involved in metal homeostasis, such as in genes related to iron reduction and oxidation. The broad analyses of the genomes of P. brasiliensis, C. neoformans var. grubii, and C. gattii for genes involved in metal homeostasis provide important groundwork for numerous interesting future areas of investigation that are required in order to validate and explore the function of the identified genes and gene pathways

Comparative Genomic Analysis of Human Fungal Pathogens Causing Paracoccidioidomycosis

Paracoccidioides is a fungal pathogen and the cause of paracoccidioidomycosis, a health-threatening human systemic mycosis endemic to Latin America. Infection by Paracoccidioides, a dimorphic fungus in the order Onygenales, is coupled with a thermally regulated transition from a soil-dwelling filamentous form to a yeast-like pathogenic form. To better understand the genetic basis of growth and pathogenicity in Paracoccidioides, we sequenced the genomes of two strains of Paracoccidioides brasiliensis (Pb03 and Pb18) and one strain of Paracoccidioides lutzii (Pb01). These genomes range in size from 29.1 Mb to 32.9 Mb and encode 7,610 to 8,130 genes. To enable genetic studies, we mapped 94% of the P. brasiliensis Pb18 assembly onto five chromosomes. We characterized gene family content across Onygenales and related fungi, and within Paracoccidioides we found expansions of the fungal-specific kinase family FunK1. Additionally, the Onygenales have lost many genes involved in carbohydrate metabolism and fewer genes involved in protein metabolism, resulting in a higher ratio of proteases to carbohydrate active enzymes in the Onygenales than their relatives. To determine if gene content correlated with growth on different substrates, we screened the non-pathogenic onygenale Uncinocarpus reesii, which has orthologs for 91% of Paracoccidioides metabolic genes, for growth on 190 carbon sources. U. reesii showed growth on a limited range of carbohydrates, primarily basic plant sugars and cell wall components; this suggests that Onygenales, including dimorphic fungi, can degrade cellulosic plant material in the soil. In addition, U. reesii grew on gelatin and a wide range of dipeptides and amino acids, indicating a preference for proteinaceous growth substrates over carbohydrates, which may enable these fungi to also degrade animal biomass. These capabilities for degrading plant and animal substrates suggest a duality in lifestyle that could enable pathogenic species of Onygenales to transfer from soil to animal hosts.National Institute of Allergy and Infectious Diseases (U.S.)National Institutes of Health. Department of Health and Human Services (contract HHSN266200400001C)National Institutes of Health. Department of Health and Human Services(contract HHSN2722009000018C)Brazil. National Council for Scientific and Technological Developmen

Globlal gene expression analysis during germination of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii

Foi realizado um programa de seqüenciamento de cDNAs obtidos de bibliotecas da fase de germinação do fungo aquático Blastocladiella emersonii. Os dados gerados, em conjunto com o projeto de seqüenciamento de cDNAs da fase de esporulação do fungo, permitiram a descoberta de aproximadamente 4.900 genes diferentes de B. emersonii (Ribichich et al., 2005). Os genes putativos foram anotados e associados com as categorias funcionais descritas pelo Gene Ontology Consortium e encontram-se na base de dados http://www.blasto.iq.usp.br. O perfil de expressão dos genes foi avaliado por Northern digital e vários transcritos apresentaram perfil de expressão regulado durante a germinação. Numa segunda etapa deste trabalho, cerca de 3.600 genes putativos de B. emersonii foram arranjados em lâminas de vidro e empregados como sondas para a investigação da expressão gênica global em células de diferentes tempos após a indução da germinação. Analisamos ainda, as diferenças entre a germinação induzida em meio nutriente e a germinação em solução inorgânica, na qual os indutores efetivos da germinação foram adenina ou íons potássio. Na germinação em meio nutriente mais de 900 genes, cerca de 26% do total presente nos micro-arranjos, mostraram-se diferencialmente expressos em pelo menos um dos tempos analisados. Foram induzidos durante a germinação, principalmente, genes envolvidos no crescimento celular, incluindo biossíntese de proteínas, transcrição e ativação do metabolismo energético. No entanto, estes genes não foram induzidos quando a germinação ocorreu em solução inorgânica. Verificamos ainda que vários transcritos envolvidos com a percepção do meio extracelular e com a sinalização celular, codificando proteínas necessárias para disparar o programa de germinação, encontram-se presentes nos zoósporos. Além disso, observamos que alguns dos transcritos encontrados nos zoósporos foram reprimidos na germinação em meio nutriente, mas mantiveram níveis elevados de expressão quando a germinação foi feita em solução inorgânica, indicando que os nutrientes exercem um papel importante na regulação da expressão de determinados genes nesta fase do desenvolvimento.We conducted large scale cDNA sequencing from libraries obtained using RNA from germinating cells of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. Data obtained in this work, along with cDNAs from sporulating cells, lead to the discovery of nearly 4.900 different genes from B. emersonii (Ribichich et al., 2005). The putative genes were annotated and associated with the functional categories described by the Gene Ontology Consortium and are available at the web site http://www.blasto.iq.usp.br. The expression patterns of these genes were evaluated by digital Northern analysis and we detected several transcripts that presented expression profile regulated during germination. In a second approach, nearly 3.600 putative genes from B. emersonii were spotted into glass slides and used as probes to investigate the global gene expression pattern in cells isolated at different times after induction of germination. We also analyzed the differences between the germination triggered in nutrient medium and the germination in inorganic solution, in which the effective inducers of germination were either adenine or potassium ions. More than 900 genes were differentially expressed during germination in nutrient medium in at least one of the time points analyzed, which correspond to 26 % of the total genes in the microarrays. The genes induced during this process were mainly those involved in cellular growth, including protein biosynthesis, transcription and energetic metabolism. However, these genes were not induced when germination occurred in inorganic solution. In addition, we verified that many transcripts involved in sensing the environment and also in signal transduction, encoding proteins necessary to trigger the germination program, were present in the zoospores. Another finding is that some of the transcripts found in zoospores were repressed when germination proceeded in nutrient medium, but were maintained at high levels when germination occurred in inorganic solution, suggesting that nutrients exert an important role in regulating the expression of some genes in this stage of development

Globlal gene expression analysis during germination of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii

Foi realizado um programa de seqüenciamento de cDNAs obtidos de bibliotecas da fase de germinação do fungo aquático Blastocladiella emersonii. Os dados gerados, em conjunto com o projeto de seqüenciamento de cDNAs da fase de esporulação do fungo, permitiram a descoberta de aproximadamente 4.900 genes diferentes de B. emersonii (Ribichich et al., 2005). Os genes putativos foram anotados e associados com as categorias funcionais descritas pelo Gene Ontology Consortium e encontram-se na base de dados http://www.blasto.iq.usp.br. O perfil de expressão dos genes foi avaliado por Northern digital e vários transcritos apresentaram perfil de expressão regulado durante a germinação. Numa segunda etapa deste trabalho, cerca de 3.600 genes putativos de B. emersonii foram arranjados em lâminas de vidro e empregados como sondas para a investigação da expressão gênica global em células de diferentes tempos após a indução da germinação. Analisamos ainda, as diferenças entre a germinação induzida em meio nutriente e a germinação em solução inorgânica, na qual os indutores efetivos da germinação foram adenina ou íons potássio. Na germinação em meio nutriente mais de 900 genes, cerca de 26% do total presente nos micro-arranjos, mostraram-se diferencialmente expressos em pelo menos um dos tempos analisados. Foram induzidos durante a germinação, principalmente, genes envolvidos no crescimento celular, incluindo biossíntese de proteínas, transcrição e ativação do metabolismo energético. No entanto, estes genes não foram induzidos quando a germinação ocorreu em solução inorgânica. Verificamos ainda que vários transcritos envolvidos com a percepção do meio extracelular e com a sinalização celular, codificando proteínas necessárias para disparar o programa de germinação, encontram-se presentes nos zoósporos. Além disso, observamos que alguns dos transcritos encontrados nos zoósporos foram reprimidos na germinação em meio nutriente, mas mantiveram níveis elevados de expressão quando a germinação foi feita em solução inorgânica, indicando que os nutrientes exercem um papel importante na regulação da expressão de determinados genes nesta fase do desenvolvimento.We conducted large scale cDNA sequencing from libraries obtained using RNA from germinating cells of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii. Data obtained in this work, along with cDNAs from sporulating cells, lead to the discovery of nearly 4.900 different genes from B. emersonii (Ribichich et al., 2005). The putative genes were annotated and associated with the functional categories described by the Gene Ontology Consortium and are available at the web site http://www.blasto.iq.usp.br. The expression patterns of these genes were evaluated by digital Northern analysis and we detected several transcripts that presented expression profile regulated during germination. In a second approach, nearly 3.600 putative genes from B. emersonii were spotted into glass slides and used as probes to investigate the global gene expression pattern in cells isolated at different times after induction of germination. We also analyzed the differences between the germination triggered in nutrient medium and the germination in inorganic solution, in which the effective inducers of germination were either adenine or potassium ions. More than 900 genes were differentially expressed during germination in nutrient medium in at least one of the time points analyzed, which correspond to 26 % of the total genes in the microarrays. The genes induced during this process were mainly those involved in cellular growth, including protein biosynthesis, transcription and energetic metabolism. However, these genes were not induced when germination occurred in inorganic solution. In addition, we verified that many transcripts involved in sensing the environment and also in signal transduction, encoding proteins necessary to trigger the germination program, were present in the zoospores. Another finding is that some of the transcripts found in zoospores were repressed when germination proceeded in nutrient medium, but were maintained at high levels when germination occurred in inorganic solution, suggesting that nutrients exert an important role in regulating the expression of some genes in this stage of development

Preferential transcription of Paracoccidioides brasiliensis genes: host niche and time-dependent expression

Paracoccidioides brasiliensis causes infection through inhalation by the host of airborne propagules from the mycelium phase of the fungus. This fungus reaches the lungs, differentiates into the yeast form and is then disseminated to virtually all parts of the body. Here we review the identification of differentially-expressed genes in host-interaction conditions. These genes were identified by analyzing expressed sequence tags (ESTs) from P. brasiliensis cDNA libraries. The P. brasiliensis was recovered from infected mouse liver as well as from fungal yeast cells incubated in human blood and plasma, mimicking fungal dissemination to organs and tissues and sites of infection with inflammation, respectively. In addition, ESTs from a cDNA library of P. brasiliensis mycelium undergoing the transition to yeast were previously analyzed. Together, these studies reveal significant changes in the expression of a number of genes of potential importance in the host-fungus interaction. In addition, the unique and divergent representation of transcripts when the cDNA libraries are compared suggests differential gene expression in response to specific niches in the host. This analysis of gene expression patterns provides details about host-pathogen interactions and peculiarities of sites within the host

TRANSMISSÃO VERTICAL DE ARBOVIROSES EM AEDES AEGYPTI EM GOIÂNIA: UMA ESTRATÉGIA PARA A DISSEMINAÇÃO DE DOENÇAS TRANSMITIDAS POR MOSQUITOS

Introdução/objetivos: Arboviroses são um conjunto de doenças transmitidas por artrópodes, como Dengue (DENV), Zika (ZIKV), Chikungunya (CHIKV) e Oropouche (OROV), responsáveis por causar diversas epidemias no Brasil. Mosquitos Aedes aegypti é o principal vetor de arboviroses e possui a capacidade de transmissão vertical, na qual a prole já nasce infectada com o vírus. Esse mecanismo contribui para a persistência do vírus em períodos interepidêmicos. Goiânia é a cidade mais populosa da região central do Brasil, e o clima tropical semiúmido contribui para a proliferação do vetor de arboviroses, fazendo com que o município registre anualmente aumento de casos de arboviroses e alertas para epidemias nas regiões da cidade. Diante disto, este estudo teve como objetivo analisar a ocorrência de transmissão vertical dos arbovírus DENV, ZIKV, CHIKV e OROV em Ae. Aegypti coletados nas regiões Norte, Noroeste e Sudoeste de Goiânia. Métodos: Ovos de Ae. Aegypti foram coletados nas regiões Norte, Noroeste e Sudoeste da cidade de Goiânia, Goiás, pelos agentes da Secretaria de Vigilância Sanitária do estado de Goiás (SVS/GO) entre Janeiro e setembro de 2022, com o auxílio de ovitrampas. Os ovos foram cultivados até a eclosão dos mosquitos adultos em condições controladas de laboratório. Após a sexagem dos mosquitos, fêmeas de Ae. Aegypti foram agrupadas em pools contendo cabeça e tórax para análise da glândula salivar, realizadas por RT-qPCR. Resultados: Foram analisados um total ​​1.570 (157 pools) fêmeas de Ae. Aegypti, na qual 2 pools foram positivos para CHIKV na região Norte e um pool positivo para ZIKV na região Sudoeste de Goiânia, sugerindo que a descendência resultante da transmissão vertical é potencialmente infecciosa, visto que a ocorrência de replicação viral em diferentes regiões anatômicas do mosquito. Nenhum pool foi positivo para DENV, apesar dos alertas de casos no município. OROV também não foi detectado neste estudo, e não houve alertas para esta arbovirose na cidade. Conclusão: Este estudo revela a ocorrência de transmissão vertical de arboviroses em Ae. Aegypti nas regiões de Goiânia, o que pode estar contribuindo para a circulação e persistência desses vírus na cidade. Órgãos de saúde devem intervir com medidas de controle vetorial, eliminando criadouros dos vetores e evitando a ampla disseminação dessas doenças nas regiões que apresentam riscos, prevenindo futuras epidemias