Biblioteca de perfis moleculares de bactérias aeróbias formadoras de endósporos obtidos por espectrometria de massa MALDI-TOF, com sistema de qualidade

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Microbiana, 2015.Bactérias aeróbias formadoras de endósporos (Bafes) possuem a capacidade de se diferenciarem em esporos notavelmente resistentes e apresentarem grande diversidade fisiológica, características que conferem importância ambiental, biotecnológica e sanitária, entre outras. A Coleção de Bafes (CBafes) compreende 154 linhagens (SDF) selvagens de Bafes isoladas do solo do Distrito Federal, Brasil, analisadas segundo abordagem polifásica, que envolve a caracterização fenotípica, genotípica, complementada por análises filogenética. Pela capacidade de resolução em nível de espécies, a espectrometria de massa MALDI-TOF (matrix assisted laser desorption/ionization - time of flight mass spectrometry) foi, recentemente, adotada pelo Laboratório de Bafes (LaBafes) como técnica adicional na identificação e comparação de linhagens SDF. O presente projeto foi desenvolvido com a finalidade de estabelecer bases organizacionais e metodológicas, abalizadas em um sistema de Qualidade, para a construção de um banco de dados de perfis moleculares (biblioteca) suplementar à plataforma padrão de microrganismos do programa MALDI–Biotyper (Bruker Daltonics). A construção da biblioteca foi motivada pelos resultados iniciais da análise de doze estirpes por MALDI–TOF IC (do inglês: intact cell) MS e MALDI–Biotyper, que não apresentaram segura identificação em nível de espécie. A obtenção dos perfis de massa molecular foi realizado utilizando o extrato proteico de 55 linhagens, incluindo as doze iniciais. Apesar de ter ocorrido uma falha na aquisição dos perfis moleculares de dez estirpes, para a maioria obteve–se uniformidade de cultivos e boa reprodutibilidade dos espectros. Foram encontrados 30 picos correspondentes entre os perfis de massa de sete estirpes obtidos por ambas as técnicas. O objetivo de adquirir 24 espectros com elevação da linha de base inferior a 30%, para o cálculo do espectro principal, não foi alcançado para nenhuma das estirpes, contudo, as variáveis interferentes foram identificas. De 46 estirpes SDF analisadas pelo MALDI-Biotyper, 26 foram identificadas como pertencentes ao gênero Bacillus, Lysinibacillus, Brevibacillus ou Paenibacillus. Os resultados foram corroborados por resultados obtidos em paralelo por nosso grupo, tais como aqueles baseados em sequências de rDNA 16S de estirpes SDF. Porém, as análises fenotípicas, incluindo estudos da ultraestrutura de esporos, revelam maior diversidade intraespecífica. As etapas pré-analíticas foram estabelecidas, embora ainda necessitem de pequenos ajustes e estudos adicionais, que serão implementados, futuramente, para possibilitar a resolução de estirpes estreitamente relacionadas por MALDI–TOF MS.Aerobic endospore-forming bacteria (AEFB) are capable of differentiating into remarkably resilient spores and have great physiological diversity, which provides environmental, biotechnology and health importance. The AEFB Collection (AEFBC) comprises 154 wild-type lineages isolated from soil of the Federal District, Brazil, which are being inspected on polyphasic approach involving phenotypic, genotypic, and phylogenetic characterization. For the resolution capability at species level, MALDI-TOF (matrix assisted laser desorption / ionization - time of flight mass spectrometry) was recently adopted by Aerobic endospore-forming bacteria Laboratory (LaBafes) as an additional technique in identification and comparison between SDF strains. This project was developed in order to establish organizational and methodological bases authoritative in a Quality Assurance System, for the construction of a supplementary molecular profiles database (library) to the standard platform of microorganisms of MALDI-Biotyper program containing about 6,000 species of microorganisms (Bruker Daltonics), motivated by the initial results of twelve strains analyzed by IC (intact cell) MALDI-TOF MS and MALDI-Biotyper, with no secure identification at the species level. The attainment of the molecular weight profiles of the library was performed using the protein extract 55 strains, including the initial twelve strains. However, no molecular profiles for ten strains could be obtained. However, it was obtained uniformity of crops and reproducible spectra for most of the strains. Thirty peaks, obtained by both techniques, were found among the mass profiles of seven strains. The goal of obtaining 24 spectrums with elevated baseline less than 30% relative intensity has not been reached for any of the strains. Nevertheless, interfering variables were identified. From 46 SDF strains analyzed by MALDI-Biotyper, 26 were identified as belonging to the genus Bacillus, Lysinibacillus, Brevibacillus, or Paenibacillus. These results were corroborated by our results based on 16S rDNA sequences of SDF strains. However, the phenotypic analyzes, including spores ultrastructure studies reveal greater intraspecific diversity. The pre-analytical steps of this study were established, requiring minor adjustments. Further studies will be implemented to enable the resolution of closely related strains by MALDI-TOF MS for future approaches