Investigação estrutural e epidemiológica do sistema CRISPR/Cas em genomas de isolados clínicos de Acinetobacter baumannii

CNPqO sistema CRISPR/Cas constitui uma maquinaria de defesa contra elementos genéticos móveis, composto por proteínas Cas e pelo locus CRISPR. Este locus é formado por Repetições Diretas intercaladas por sequências únicas (espaçadores), cuja origem são principalmente bacteriófagos, plasmídeos e transposons. Além de fornecer proteção contra fagos, este sistema limita o processo de transferência horizontal de genes. Acinetobacter baumannii é um microrganismo oportunista frequentemente observado em infecções hospitalares. Poucos estudos foram realizados visando caracterizar o sistema CRISPR/Cas nesta espécie, e nenhum estudo com isolados brasileiros. O objetivo do presente trabalho foi determinar a presença do sistema CRISPR/Cas; caracterizar as sequências dos elementos que o compõem; identificar origem dos espaçadores, bem como realizar um estudo epidemiológico dos 47 isolados clínicos de A. baumannii através do perfil MLST e CRISPR. Os resultados demonstraram que 30% dos isolados possuíam o sistema CRISPR/Cas Tipo I-F, de acordo com o arsenal de genes cas. Os loci CRISPR identificados apresentaram Repetições Diretas, Repetições Degeneradas e sequência líder semelhantes. Foram verificados 150 espaçadores distintos, sendo estes oriundos de bacteriófagos, plasmídeos, genomas de outros organismos e regiões cromossômicas de A. baumannii. Descrevemos 89 espaçadores novos. O sistema foi identificado apenas entre isolados pertencentes ao ST113 e ST25, ambos relacionados ao CC25. Isolados do ST113 foram distribuídos entre quatro genótipos CRISPR (G1-G4). G5 compreendeu o único isolado pertencente ao ST25. A presença de pelo menos um dos genótipos associados ao ST113 em todos os hospitais investigados, revela a distribuição de A. baumannii ST113 entre as unidades hospitalares da cidade do Recife, caracterizando um sério problema de saúde pública.The CRISPR/Cas system is a defense machinery against mobile genetic elements composed of Cas proteins and the CRISPR locus. This locus is formed by Direct Repeats interspersed by unique sequences (spacers), whose origin is mainly bacteriophages, plasmids and transposons. In addition to providing protection against phages, this system limits the horizontal gene transfer process. Acinetobacter baumannii is an opportunistic microorganism often observed in nosocomial infections. Few studies have been conducted to characterize the CRISPR/Cas system in this species, and no studies with Brazilian isolates. The objective of the present work was to determine the presence of the CRISPR/Cas system; characterize the sequences of the elements that compose it; to identify origin of the spacers, as well as to carry out an epidemiological study of the 47 A. baumannii clinical isolates through MLST and CRISPR profile. The results showed that 30% of the isolates had the CRISPR/Cas Type I-F system according to the cas gene arsenal. The identified CRISPR loci had similar Direct Repeats, Degenerate Repeats and leader sequence. One hundred and fifty distinct spacers were verified, coming from bacteriophages, plasmids, genomes of other organisms and chromosomal regions of A. baumannii. We describe 89 new spacers. The system was identified only among isolates belonging to ST113 and ST25, both related to CC25. ST113 isolates were distributed among four CRISPR (G1-G4) genotypes. G5 comprised the only isolate belonging to the ST25. The presence of at least one of the ST113 associated genotypes in all the investigated hospitals reveals the distribution of A. baumannii ST113 among hospitals in the city of Recife, characterizing a serious public health problem