1 / 30

Tassonomia del genere Myc obacteri um

Tassonomia del genere Myc obacteri um. Enrico Tortoli Centro Regionale di Riferimento per i Micobatteri Firenze. Le pietre miliari della tassonomia. Adamo è autorizzato da Dio a dare un nome a tutti gli esseri viventi (Genesi 2.19)

dericia
Download Presentation

Tassonomia del genere Myc obacteri um

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Tassonomia del genere Mycobacterium Enrico Tortoli Centro Regionale di Riferimento per i Micobatteri Firenze

  2. Le pietre miliari della tassonomia • Adamo è autorizzato da Dio a dare un nome a tutti gli esseri viventi (Genesi 2.19) • 4o secolo a.C., Aristotele si cimenta nella differenziazione di piante ed animali • 1o secolo d.C., Plinio il vecchio dedica 4 libri della Naturalis historia alla zoologia, e 8 alla botanica • 18o secolo: Linneo introduce il sistema binomio

  3. Pietre miliari nella tassonomia dei micobatteri • 1896 Lehmann e Neuemann descrivono: • Il genere Mycobacterium • M. leprae • M. tuberculosis • 1899descrizione di: • M. smegmatis • M. phlei • 1901 descrizione di M. avium • 1923 descrizione di: • M. paratuberculosis • M. chelonae • 1926 descrizione di M. marinum • 1938descrizione di M. fortuitum

  4. Pietre miliari nella tassonomia dei micobatteri • 1967 L. Wayne fonda lo IWGMT • Analisi dei caratteri fenotipici • Tassonomia numerica • Studi cooperativi • 1987 lo IWGMT riconosce il valore degli studi basati sull’omologia del DNA • Ceppi con omologia >70% appartengono alla stessa specie • 1990 E. Böttger adotta, per primo, il sequenziamento genico per l’analisi della tassonomia del genere Mycobacterium

  5. Classificazione • regno: Bacteria • tipo: Actinobacteria • classe: Actibobacteridae • ordine: Actinomycetales • famiglia: Corynebacteriaceae - genere: Mycobacterium

  6. I complessi • M. tuberculosis complex • M. avium complex • M. terrae complex • M. fortuitum complex

  7. La tassonomia dei micobatteri • fino agli anni ’80 • basata esclusivamente sui caratteri fenotipici • negli ultimi 15 anni • sempre più basata sui caratteri genotipici

  8. Tassonomia basata sul genotipo • Le varie regioni del genoma sono soggette alle mutazioni in maniera diversa • I geni che codificano per funzioni essenziali (house keeping genes) sono poco soggetti alle mutazioni e le rare sostituzioni di nucleotidi sono “conservative” • Nelle regioni non codificanti le mutazioni sono largamente tollerate • A metà strada si collocano le regioni codificanti per funzioni non essenziali e, fra le regioni non codificanti, quelle che vengono trascritte

  9. Principali target genetici degli studi tassonomici • 16S rDNA • 23S rDNA • hsp65 • ITS • rpoB

  10. Il 16S rRNA • 1.500 pb • altamente conservato • divergenza <6% • singola copia nei micobatteri a crescita lenta; doppia copia in quelli a crescita rapida • 2 regioni ipervariabili • A: elica 10 (inizio posiz. 120) • B : elica 18 (inizio posiz. 430)

  11. L’elica 18 del 16S rRNA M. tuberculosis 5’ CCA TCG ACG AAG GTC CGG GTT CTC TCG GAT TGA CGG TAG GTG GAG AAG AAG C M. chelonae 5’ GTA GGG ACG AAG CGAAGG TGA CGG TACCTACAGAAG AAG G M. simiae 5’ GCA GGG ACG AAG CGC AAG TGA CGG TACCTGCAGAAG AAG C M. terrae 5’ GTA TCG GCG AAG CTC CGT GGT TTTCTG CGGGGTGACGGTAACTGG AGA AGAAGC

  12. L’elica 18 del 16S rRNA M. tuberculosis 5’ CCA TCG ACG AAG GTC CGG --G TTC TCT CGG ATT GAC GGT AGG TGG AGA AGA AGC M. chelonae 5’ GTA GGG ACG AAG CGAAGG --- --- --- --- --T GAC GGT ACC TAC AGA AGA AGG M. simiae 5’ GCA GGG ACG AAG CGC AAG --- --- --- --- --T GAC GGT ACC TGC AGA AGA AGC M. terrae 5’ GTA TCG GCG AAG CTC CGT GGT TTTCTG CGG GGT GAC GGT AAC TGG AGA AGA AGC

  13. L’elica 10 del 16S rRNA M. tuberculosis 5’ CAC TTC GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA GGA CCA CGG GAT GCA TGT CT M. simiae 5’ CAC TTC GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA TGA CCA CGG AAC GCA TGT TT M. chelonae 5’ CAC TCT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA TGA CCA CACACT TCA TGGTG M. terrae 5’ CAC TCT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA GGA CCG CGC GCT TCA TGGTG M. smegmatis 5’ CAC TTT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGA ATA GAC CCT TCTGAT CCG ATGGTC

  14. L’elica 10 del 16S rRNA M. tuberculosis 5’ CAC TTC GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA GG-A CCA CGG GAT GCA TGT CT M. simiae 5’ CAC TTC GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA TG-A CCA CGG AAC GCA TGT TT M. chelonae 5’ CAC TCT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA TG-A CCA CACACT TCA TGG TG M. terrae 5’ CAC TCT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGG ATA GG-A CCG CGC GCT TCA TGG TG M. smegmatis 5’ CAC TTT GGG ATA AGC CTG GGA AAC TGG GTC TAA TAC CGA ATA GACC CTT CTG ATCCGA TGG TC

  15. Filogenesi basata sul 16S rDNA • Micobatteri a crescita lenta • Specie a crescita lenta “classiche” • Specie correlate a M.simiae • Specie correlate a M.terrae • Micobatteri a crescita rapida • Specie a crescita rapida “classiche” • Specie a crescita rapida termotolleranti

  16. I T S • Spaziatore interposto fra rDNA 16S e rDNA 23S • Lunghezza compresa fra 270 a 400 pb con variabilità concentrata in un tratto di 220 pb • Molte specie ne hanno più di una copia • A causa dell’elevata variabilità molte specie sono caratterizzate da più di un sequevar nel ITS; i sequevar sono particolarmente numerosi in: • MAC • M. fortuitum complex • M. gordonae • M. kansasii

  17. 23S rDNA • 3.115 pb • Tratto variabile lungo 250 pb • Altissimamente conservato, alcune specie (in particolare quelle del MAC) non sono ben differenziabili

  18. hsp65 • Gene codificante per la heath shock protein da 65 kDa • Lunghezza 4.400 pb con 2 regioni ipervariabili incluse in un tratto variabile di 420 pb • Variabilità superiore a quella del 16S rDNA • Miglior potere discriminatorio delle specie strettamente correlate • Bassa variabilità intra-specie

  19. rpoB • Gene lungo 3.500 pb codificante per una (la ß) delle 5 subunità della RNA polimerasi, il principale enzima del processo di trascrizione • Altamente conservato ma più variabile del 16S rDNA • Presente in singola copia • Un tratto ipervariabile di 300 pb, include l’hot spot in cui si concentrano le mutazioni associate alla resistenza alla rifampicina • Un secondo tratto ipervariabile di 720 pb è particolarmente idoneo ala differenziazione delle specie micobatteriche a crescita rapida • Ceppi con divergenza >3%: specie differenti • Ceppi con divergenza <2%: singola specie

  20. Contenuto di G+C • I micobatteri hanno un contenuto di guanina + citosina (61 - 71 mol%) più alto rispetto agli altri microorganismi • Alcuni generi correlati al genere Mycobacterium hanno un alto contenuto di G+C • L’informazione fornita dal contenuto di G+C ha un significato grossolanamente comparabile a quello dell’alcol-acido resistenza

  21. Analisi filogenetica • Il tipo e la posizione delle mutazioni forniscono importanti informazioni per la filogenesi • Gli alberi filogenetici sono rappresentazioni grafiche del cammino dell’evoluzione • Diversi algoritmi • Neighbor joining, Maximum likelihood, . . . • Bootstrap: analisi della robustezza dell’albero • Diverse rappresentazioni grafiche • Fenogrammma, cladogramma, curvogramma, . . .

  22. Analisi filogenetica • Il tipo e la posizione delle mutazioni forniscono importanti informazioni per la filogenesi • Gli alberi filogenetici sono rappresentazioni grafiche del cammino dell’evoluzione • Diversi algoritmi • Neighbor joining, Maximum likelihood, . . . • Bootstrap: analisi della robustezza dell’albero • Diverse rappresentazioni grafiche • Fenogrammma, cladogramma, curvogramma, . . .

  23. Analisi filogenetica • Il tipo e la posizione delle mutazioni forniscono importanti informazioni per la filogenesi • Gli alberi filogenetici sono rappresentazioni grafiche del cammino dell’evoluzione • Diversi algoritmi • Neighbor joining, Maximum likelihood, . . . • Bootstrap: analisi della robustezza dell’albero • Diverse rappresentazioni grafiche • Fenogrammma, cladogramma, curvogramma, . . .

  24. Analisi filogenetica • Il tipo e la posizione delle mutazioni forniscono importanti informazioni per la filogenesi • Gli alberi filogenetici sono rappresentazioni grafiche del cammino dell’evoluzione • Diversi algoritmi • Neighbor joining, Maximum likelihood, . . . • Bootstrap: analisi della robustezza dell’albero • Diverse rappresentazioni grafiche • Fenogrammma, cladogramma, curvogramma, . . .

  25. Discrepanze emergenti dall’analisi filogenetica di regioni diverse • Correlazioni in base al 16S rDNA • Complesso M. fortuitum, M. peregrinum • Complesso M. chelonae, M. abscessus • Complesso M. smegmatis • Correlazioni in base al rpoB • Complesso M. fortuitum,M. peregrinum • Complesso M. chelonae, M. abscessus • Complesso M. mucogenicum • Complesso M. mageritense • Complesso M. smegmatis • Complesso M. wolinskyi

  26. Una proposta interessante • L’analisi filogenetica di vari geni combinati in un’unica sequenza ne aumenta il potere discriminatorio • Geni sparsi qua e là nel genoma forniscono un’immagine più fedele dell’evoluzione dell’intero cromosoma • PROBLEMA: non esiste un database

  27. Evoluzione dei micobatteri a crescita lenta a crescita lenta, correlati a M.terrae a crescita lenta, correlati a M.simiae a crescita rapida, termotolleranti a crescita rapida

  28. I caratteri fenotipici • Caratteri biochimici • Caratteri colturali • Velocità di crescita • Pigmento • Temperature di crescita • Analisi dei lipidi di parete • Sensibilità agli antibiotici

  29. Principali caratteri tassonomici • Ruolo centrale del genotipo (sequenziamento e/o omologia DNA-DNA) • Criteri fenotipici di esclusione • Velocità di crescita • Pigmento • Temperature di crescita • Composizione lipidica della parete • Caratteri fenotipici ausiliari • Sensibilità agli antibiotici (specie a crescita rapida)

  30. Gennaio 2009: il genere Mycobacterium • 133 specie ufficialmente riconosciute • 7 specie, ben caratterizzate, ma non ufficialmente riconosciute • Specie a crescita rapida 53% • Specie a crescita lenta 47% • Specie non cromogene 51% • Specie scotocromogene 46% • Specie fotocromogene 3% • Specie patogene 61% • Specie isolate esclusivamente dall’ambiente 17% • Specie isolate dall’uomo ma non patogene 16% • Specie isolate esclusivamente da animali 6%

More Related