Comparative and Functional Analysis of Treponema pallidum a Leptospira biflexa genomes; Insights into the Unique Biology of Spirochetes

Mgr. Helena Pětrošová, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Treponema pallidum ssp. a Leptospira ssp. jsou bakterie patřící do rodiny spirochét. V obou skupinách lze nalézt významné lidské patogeny (původce syfilis a leptospirózy). Cílem této práce bylo identifikovat rozdíly mezi jednotlivými kmeny T. pallidum, a definovat genetické determinanty přispívající k toleranci k toxickým látkám v rodu Leptospira. Celogenomová sekvence tří kmenů T. pallidum (Mexico A, Nichols a SS14) byla určena s velmi vysokou přesností. Dvě skupiny syfilitických kmenů byly definovány pomocí komparativní genomové analýzy, a byl popsán vliv horizontálního přenosu genů na evoluci T. pallidum. Dále bylo definováno 29 genů, které se podílejí na toleranci k toxickým látkám u L. biflexa. Tato práce přináší první důkazy o horizontálního přenosu genů mezi jednotlivými kmeny T. pallidum. Rovněž tolerance k toxickým látkám byla definována poprvé v rámci rodu Leptospira. Většina (62%) identifikovaných genů je konzervována i v patogenních kmenech, a proto lze výsledky této práce aplikovat na výzkum patogenních leptospir.

Abstract:

Treponema pallidum ssp. and Leptospira ssp. are bacteria belonging to the phylum of Spirochetes, and both genera comprise important human pathogens that can cause the diseases syphilis (Treponema) and leptospirosis (Leptospira). The work described in this thesis aimed to identify differences between individual T. pallidum strains at the nucleotide level and to identify mechanism that may be contributing to antibiotic resistance in Leptospira species. Three high quality genome sequences of T. pallidum strains Mexico A, Nichols and SS14 strains were completed. Comparative genome analysis revealed two groups of syphilis causing strains and probable influence of a horizontal gene transfer on the evolution of T. pallidum strains. Additionally, 29 genes contributing to tolerance for toxic compounds were defined in L. biflexa. Horizontal gene transfer was described between T. pallidum subspecies for the first time. Moreover, this work was the first to gauge the Leptospira tolerance for toxic compounds.

Keywords

Treponema pallidum, Leptospira, whole genome sequencing, resistance, toxic compounds, ethidium bromide, antibiotics, next generation sequencing, celogenomové sekvenování, rezistence, toxické látky, ethidium bromid, antibiotika, sekvenační metody nové generace

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 8. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 9. 2014
• Vedoucí: prof. MUDr. David Šmajs, Ph.D.

Masarykova univerzita

Lékařská fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Lékařská biologie (čtyřleté) / Lékařská biologie