Expressão de genes imunes em tambaquis (Colossoma macropomum) desafiados com Flavobacterium oreochromis

Abstract

O tambaqui (Colossoma macropomum) é um peixe nativo da região amazônica de grande importância para a aquicultura na América do Sul. No entanto, surtos de bacterioses são considerados uns dos principais entraves para a produção desta espécie. A bactéria Flavobacterium oreochromis (anteriormente denominada Flavobacterium columnare) está relacionada a elevadas taxas de mortalidade em lotes de tambaquis em fase inicial de produção (até 10 g), o que resulta em perdas econômicas consideráveis. A compreensão dos mecanismos que controlam a imunidade dos peixes diante processos patológicos é um fator fundamental para o desenvolvimento de medidas profiláticas e terapêuticas direcionadas para uso na aquicultura. O presente estudo teve como objetivo identificar genes associados à fase aguda de resposta imune de tambaquis infectados com F. oreochromis. Para isso, realizamos a extração do RNA total da pele de indivíduos infectados sob 3 condições: assintomáticos (IA) e infectados sintomáticos (IS) após exposição à bactéria, além de um grupo controle (CTR). O RNA-Seq das amostras foi obtido em função da construção de dez bibliotecas de cDNA, sendo 4 para IS, 5 para IA e 1 para o agrupamento CTR. Um total de 24 milhões de leituras foram obtidas por biblioteca, onde sofreram um processo de controle de qualidade. Posteriormente as leituras foram alinhadas ao genoma do tambaqui para análise de expressão diferencial entre as duas condições. Para controlar taxas de falsa descobertas nas análises de expressão diferencial, os p-values foram convertidos para p-ajustados < 0.05. Um total de 2.470 genes superexpressos e 1.305 subexpressos foram identificados em IS, enquanto 1.358 genes superexpressos e 488 subexpressos foram gerados para IA. Genes superexpressos nas duas condições foram relacionados a processo de autofagia (atg4b e ulk2), além de genes associados a estresse oxidativo (klf9, ddtit e txnip) regulados pelo mecanismo de proteassomas. Os resultados sugerem a autofagia e outros mecanismos relacionados à homeostase do tambaqui como importantes componentes da defesa imunológica na fase aguda da infecção por F. oreochromis.

The tambaqui (Colossoma macropomum) is a fish native to the Amazon region of importance for aquaculture in South America. However, outbreaks of bacterial diseases are considered one of the main obstacles to the production of this species. The bacterium Flavobacterium oreochromis (formerly known as Flavobacterium columnare) is associated with high mortality rates in batches of tambaquis in the initial production phase (10 g), resulting in considerable economic losses. Understanding the mechanisms that control fish immunity in the face of pathological processes is a fundamental factor for the development of prophylactic and therapeutic measures for use in aquaculture. This study aimed to identify genes associated with the acute phase of immune response in tambaquis infected with F. oreochromis. To do this, we extracted total RNA from the skin of infected individuals under three conditions: asymptomatic (IA) and symptomatic infected (IS) after exposure to the bacterium, as well as a control group (CTR). RNA-Seq of the samples was obtained by constructing ten cDNA libraries, with 4 for IS, 5 for IA, and 1 for the CTR group. A total of 24 million reads were obtained per library, which underwent a quality control process. Subsequently, the reads were aligned to the tambaqui genome for differential expression analysis between the two conditions. To control false discovery rates in the differential expression analyses, p-values were converted to adjusted p-values < 0.05. A total of 2,470 overexpressed genes and 1,305 underexpressed genes were identified in IS, while 1,358 overexpressed genes and 488 underexpressed genes were generated for IA. Genes overexpressed in both conditions were related to autophagy processes (atg4b and ulk2), as well as genes associated with oxidative stress (klf9, ddtit, and txnip) regulated by the proteasome mechanism. The results suggest autophagy and other mechanisms related to tambaqui homeostasis as important components of the immune defense in the acute phase of F. oreochromis infection.