Genomic and microbiology surveillance of pathogens of importance to public and animal health: Escherichia coli and Staphylococcus aureus

dc.contributor.advisorPereira, Carine Rodrigues
dc.contributor.co-advisorDorneles, Elaine Maria Seles
dc.contributor.refereeFoster, Jeffrey
dc.contributor.refereeDickerman, Alice Rebecca Wattam
dc.contributor.refereeLage, Andrey Pereira
dc.contributor.refereeHeinemann, Marcos Bryan
dc.creatorMoreira, Jéssica Luana Felix
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/0905020770536079
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0000-9033-9873
dc.date.accessioned2026-09-16T10:53:26Z
dc.date.issued2026-07-28
dc.description.abstractGenomic surveillance of clinically and zoonotically relevant bacterial pathogens is essential for elucidating the dynamics of antimicrobial resistance dissemination, the variability of virulence factors, and the evolutionary patterns that occur across different production systems and host populations. Escherichia coli and Staphylococcus aureus are among the most important agents in this context, both for their direct impact on animal health and the economic losses associated with diseases such as bovine mastitis, and for their potential for transmission to humans, reinforcing the One Health perspective. Although phenotypic methods remain essential in routine diagnostics, genomic approaches enable a more precise characterization of the repertoire of resistance genes, clonal structure, and phylogenetic relationships, enhancing the capacity for monitoring and responding to emerging threats. This work integrates phenotypic and genomic data from E. coli and S. aureus isolated from different hosts to evaluate antimicrobial resistance profiles, virulence diversity, and the phylogenetic structure of bacterial populations relevant to public and animal health. Standardized methodologies for antimicrobial susceptibility testing, including MIC determination and disk diffusion, were applied alongside next-generation sequencing for genome assembly and annotation. Analyses included identification of resistance and virulence genes, detection of mobile genetic elements, multilocus sequence typing (MLST), and ParSNP-based phylogenomics, enabling an integrated assessment of genetic diversity. The results revealed broad phenotypic and genotypic heterogeneity among isolates, with multiple antimicrobial resistance patterns and an extensive repertoire of resistance and virulence genes. Mobile elements and distinct clonal complexes were identified, highlighting the genomic plasticity of these pathogens. Comparison among hosts demonstrated circulation of lineages with zoonotic potential and marked structural diversity within bacterial populations. Together, these findings reinforce the importance of continuous and integrated genomic surveillance strategies to monitor the emergence and dissemination of resistance and clonal variants in contexts critical to public and animal health.
dc.description.areastematicasdaextensaoSaúde
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.areastematicasdaextensaoTrabalho
dc.description.concentrationSanidade Animal e Saúde Coletiva
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até setembro de 2027.
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 3: Saúde e bem-estar
dc.description.odsODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.relatedResearchProjectFAPEMIG (APQ-02286-24, APQ-04039-23, APQ-04229-23, RED-00132-22), CNPq (401746/2025-9) e CAPES – código de financiamento 001.
dc.description.researchLineEpidemiologia e saúde única aplicada ao controle de doenças e promoção de saúde
dc.description.resumoA vigilância genômica de patógenos bacterianos de relevância clínica e zoonótica é fundamental para esclarecer a dinâmica de disseminação da resistência antimicrobiana, a variabilidade dos fatores de virulência e os padrões evolutivos que permeiam diferentes sistemas produtivos e populações hospedeiras. Escherichia coli e Staphylococcus aureus figuram entre os agentes de maior importância nesse contexto, tanto pelo impacto direto na saúde animal e nas perdas econômicas associadas, especialmente em enfermidades como a mastite bovina, quanto pelo potencial de transmissão aos humanos, reforçando o enfoque One Health. Embora os métodos fenotípicos continuem essenciais na rotina diagnóstica, abordagens genômicas possibilitam uma caracterização mais precisa do repertório de genes de resistência, da estrutura clonal e das relações filogenéticas, ampliando a capacidade de monitoramento e resposta frente a ameaças emergentes. Este trabalho integra dados fenotípicos e genômicos de E. coli e S. aureus isolados de diferentes hospedeiros, com o objetivo de avaliar perfis de resistência antimicrobiana, diversidade de virulência e estrutura filogenética de populações bacterianas de relevância para a saúde pública e animal. Para isso, foram aplicadas metodologias padronizadas de determinação da suscetibilidade antimicrobiana, incluindo MIC e disco-difusão, associadas ao sequenciamento de nova geração para montagem e anotação genômica. As análises incluíram identificação de genes de resistência e virulência, detecção de elementos genéticos móveis, tipagem multilocus (MLST) e reconstruções filogenômicas baseadas em ParSNPs, permitindo uma avaliação integrada da diversidade clonal. Os resultados evidenciaram ampla heterogeneidade fenotípica e genotípica entre os isolados, com múltiplos padrões de resistência antimicrobiana e um extenso repertório de genes de resistência e virulência. Elementos móveis e complexos clonais distintos foram identificados, destacando a plasticidade genômica desses patógenos. A comparação entre hospedeiros demonstrou circulação de linhagens com potencial zoonótico e marcada diversidade estrutural nas populações bacterianas. Em conjunto, os achados reforçam a importância de estratégias contínuas e integradas de vigilância genômica para o monitoramento da emergência e disseminação de resistência e de variantes clonais em contextos críticos de saúde pública e animal.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG)
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.description.tipodeimpactooutrosCientífico; Sanitário
dc.identifier.citationMOREIRA, Jéssica Luana Felix. Genomic and microbiology surveillance of pathogens of importance to public and animal health: Escherichia coli and Staphylococcus aureus. 2026. 94 p. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61173
dc.language.isoen_US
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeFaculdade de Zootecnia e Medicina Veterinária (FZMV)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Veterinárias
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectAntimicrobial resistance
dc.subjectGenomic surveillance
dc.subjectEscherichia coli
dc.subjectStaphylococcus aureus
dc.subjectOne health
dc.subjectResistência antimicrobiana
dc.subjectZoonoses
dc.subjectHospedeiros
dc.subjectEpidemiologia
dc.subject.cnpqMEDICINA VETERINÁRIA PREVENTIVA
dc.titleGenomic and microbiology surveillance of pathogens of importance to public and animal health: Escherichia coli and Staphylococcus aureus
dc.title.alternativeVigilância genômica e microbiológica de patógenos de importância para a saúde pública e animal: Escherichia coli e Staphylococcus aureus
dc.typedissertação

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