Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Μπάγκος Παντελής, Καθηγητής, Τμήμα Πληροφορικής με Εφαρμογές στη Βιοϊατρική, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας
Περίληψη:
O Proteus mirabilis είναι ένα Gram αρνητικό βακτήριο, το οποίο ανήκει στην οικογένεια Morganellaceae και το οποίο στον άνθρωπο, ενοχοποιείται κυρίως για λοιμώξεις του ουροποιητικού συστήματος. Το πανγονιδίωμα του P. mirabilis είναι το σύνολο γονιδίων που συναντώνται στα στελέχη του είδους αυτού και περιλαμβάνει το core genome, δηλαδή τα κοινά γονίδια τα οποία συναντώνται σε όλα τα στελέχη, το dispensable genome, δηλαδή τα γονίδια που συναντώνται σε παραπάνω από ένα στελέχη αλλά όχι σε όλα, και το unique genome, δηλαδή τα γονίδια που βρίσκονται μόνο σε ένα στέλεχος. Η αύξηση και η διασπορά των ανθεκτικών σε αντιβιοτικά στελεχών του P. mirabilis και η ανάγκη για την επιδημιολογική επιτήρηση τους απαιτεί την ανάπτυξη νέων πιο ευαίσθητων φυλογενετικών τεχνικών και εργαλείων. Έτσι σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι ο χαρακτηρισμός του core genome και του πανγονιδιώματος του βακτηρίου P. mirabilis με στόχο την πιθανή χρήση του core genome ως εργαλείο για τη φυλογενετική μελέτη των στελεχών του βακτηριακού αυτού είδους.
Για την εύρεση του core genome και του πανγονιδιώματος, έγινε επιλογή, από το σύνολο των γενωμάτων που είναι κατατεθειμένα στη βάση δεδομένων GenBank, των πιο αξιόπιστων γενωμάτων για ανάλυση, ενώ στη συνέχεια με τη χρήση του εργαλείου Prokka βρέθηκαν οι πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται σε κάθε γένωμα, και με τη χρήση του εργαλείου CD-HIT ομαδοποιήθηκαν σε ομάδες ορθόλογων πρωτεϊνών (clusters) με βάση την ομοιότητα και το ποσοστό κάλυψης. Τα clusters στα οποία ταξινομούνται πρωτεΐνες από όλα τα γενώματα, που χρησιμοποιήσαμε στην ανάλυση, θεωρούνται τα clusters του core genome και το core genome αποτελείται από τα αντιπροσωπευτικά γονίδια των clusters αυτών. Σε κάθε cluster του core genome έγινε στοίχιση των διαφορετικών γονιδίων που συναντώνται στο cluster αυτό, και στη συνέχεια ημιουργήθηκε για κάθε στέλεχος το ψευδογονιδίωμά του, δηλαδή ενωμένες στη σειρά οι αλληλουχίες των γονιδίων του στελέχους, που εμπεριέχονται στα clusters του core genome. Συγκρίνοντας τα ψευδογενώματα των διαφόρων στελεχών, δημιουργήθηκε το φυλογενετικό δέντρο του P. mirabilis με τη χρήση του εργαλείου RAxML. Επίσης, βρέθηκαν οι core genome Multilocus Locus Sequence Types (cgMLST τύποι) των διαφόρων στελεχών του P. mirabilis, και συγκρίθηκαν μεταξύ τους.
Αποτέλεσμα της παρούσας εργασίας αποτελεί ο χαρακτηρισμός του core genome και του πανγονιδιώματος του βακτηρίου P. mirabilis, η ταξινόμηση των διαφόρων στελεχών σε cgMLST τύπους και η δημιουργία του φυλογενετικού δέντρου όλων των στελεχών του P. mirabilis, που είναι κατατεθειμένα στη βάση δεδομένων Genbank. Επίσης, από την ανάλυση μας φαίνεται ότι οι φυλογενετικές αναλύσεις με τη χρήση του core genome είναι αξιόπιστες και μεγάλης ακρίβειας, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επιδημιολογική επιτήρηση των διαφόρων επιδημικών στελεχών. Τέλος, στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας δημιουργήθηκαν αυτόματα εργαλεία για τη πραγματοποίησή πανγονιδιωματικών αναλύσεων.
Λέξεις-κλειδιά:
Πανγονιδίωμα, Φυλογενετική ανάλυση, Φυλογενετικό δέντρο, Proteus mirabilis
