Comparative Analysis of Fungal Proteomes for Identifying Resistance Genes: A Preliminary Step Towards Experimental Validation

Abstract

Antimicrobial resistance (AMR) has been declared a global threat to public and environmental health by the World Health Organization (WHO). AMR investigation in fungal organisms has been limited to mainly clinically relevant species, leaving atypical and environmental isolates neglected. Due to this, this study aimed to employ computational methods for the identification of potential proteins associated with antifungal resistance genes. This served as the initial phase to determine a specific list of genes to look for functioning as a molecular catalog of specific sequences to experimentally validate in environmental fungal isolates currently available at the Laboratorio de Bioinformática Aplicada at the UNA. Our approach involved the analysis of ten proteomes, where we aimed to establish orthologous relationships with a well-validated database of antifungal genes; additionally, we characterized this orthologous by identifying the most frequent functional features. To achieve this, we used Orthofinder version 2.5.2 and observed that 96 284 genes (87.6% of the total) were assigned to 12 005 orthogroups. Four orthogroups (OG0000000, OG0000004, OG0000378 and OG0000630) were the only ones that contained sequences from all the analyzed species. Uncharacterized and hypothetical proteins (UP and HP respectively) were the most prevailing attributes, followed by ergosterol fungal cell wall and MFS and ABC transporters, showing sequences related to different mechanisms of antifungal resistance in the analyzed species. Nonetheless, we determined that many AMR proteins are present in non-pathogenic fungal genome sequences, which is of particular interest as these are usually not studied. AMR in fungi is complex as it is related to molecular and metabolic mechanisms rather than only specific molecules, this is integrated into eukaryotic intrinsic genomic complexity and fungal lack of knowledge This study represents the initial phase in a series of ongoing investigations at the LABAP aimed at advancing our understanding of AMR in environmental fungi. Furthermore, our findings lay the groundwork for the development of a future surveillance pipeline for environmental fungi resistance genes to validate in Costa Rica.

La resistencia a los antimicrobianos (RAM) ha sido declarada un amenaza global a la salud pública y ambiental por parte del mundo Organización de la Salud (OMS). Investigación de RAM en hongos organismos se ha limitado principalmente a especies clínicamente relevantes, dejando desatendidos los aislamientos atípicos y ambientales. Debido a esto, Este estudio tuvo como objetivo emplear métodos computacionales para la Identificación de posibles proteínas asociadas con antifúngicos. genes de resistencia. Esto sirvió como fase inicial para determinar una Lista específica de genes a buscar que funcionan como un catálogo molecular. de secuencias específicas para validar experimentalmente en entornos ambientales. aislados de hongos actualmente disponibles en el Laboratorio de Bioinformática Aplicada en la UNA. Nuestro enfoque implicó la análisis de diez proteomas, donde nuestro objetivo era establecer ortólogos relaciones con una base de datos bien validada de genes antifúngicos; Además, caracterizamos este ortólogo identificando el Características funcionales más frecuentes. Para lograr esto, utilizamos Orthofinder versión 2.5.2 y observó que 96 284 genes (87,6% de el total) fueron asignados a 12 005 ortogrupos. Cuatro ortogrupos (OG0000000, OG0000004, OG0000378 y OG0000630) fueron los únicos que contenían secuencias de todas las especies analizadas. Proteínas no caracterizadas e hipotéticas (UP y HP respectivamente) fueron los atributos más predominantes, seguidos por el ergosterol de células fúngicas. pared y transportadores MFS y ABC, que muestran secuencias relacionadas con diferentes mecanismos de resistencia antifúngica en los analizados especies. No obstante, determinamos que muchas proteínas AMR son presente en secuencias del genoma de hongos no patógenos, que es de interés particular ya que normalmente no se estudian. La RAM en hongos es Complejo ya que está relacionado con mecanismos moleculares y metabólicos. En lugar de solo moléculas específicas, esto se integra en eucariotas. Complejidad genómica intrínseca y falta de conocimiento sobre los hongos. El estudio representa la fase inicial de una serie de investigaciones en curso. en el LABAP destinado a mejorar nuestra comprensión de la RAM en hongos ambientales. Además, nuestros hallazgos sientan las bases para el desarrollo de un futuro canal de vigilancia para Genes de resistencia a hongos ambientales para validar en Costa Rica.