Differentially expressed immune genes in response to Streptococcus agalactiae infection in Nile Tilapia

As the world population grows it becomes harder to fulfil the demand for protein. Aquaculture, an activity that consists in the farming of aquatic organisms, is one of the most important global sources of fish. Asia, and particularly China, represent almost 70% of this production, although, one of the biggest obstacles to the development of the aquaculture industry is infections and mortality caused by pathogens. All around the world, Nile tilapia (Oreochromis niloticus) emerges as an economically important species. Even though it is an alien organism in Asia, the Chinese aquaculture of this fish represents almost 50% of the world total production. Also known as group B streptococcus (GBS), Streptococcus agalactiae is a Gram-positive pathogenic bacterium. This pathogen is not only a problem for modern aquaculture, but it affects a broad range of hosts including humans and other mammals, and a wide range of fish species including the Nile tilapia. The fish gills are an important immune barrier, and part of the first line of defence against pathogens as physical contact is the first step for pathogen infection. This study aimed to identify immune related genes and characterize the Nile tilapia immune response to S.agalactiae infection in the gill using RNA-Seq. Nile tilapia gills were collected 6, 9, 15 and 18 hours post infection, and their isolated RNA was sequenced. A differential gene expression and functional enrichment analysis was performed. At 6, 9, 15, and 18 hours post infection 2122, 1851, 1791, 2395 differentially expressed genes were identified. These represented a significant enrichment of different immune related pathways in response to the pathogen infection such as the Cytokine-cytokine signalling pathway, the Toll-like receptor pathway, the NOD-like receptor pathway, the phagosome pathway, and others. These results provide an insight into the response to an important bacterial pathogen as a basis for management of infection in aquaculture. Com o aumento da população, torna-se difícil responder às necessidades nutricionais da mesma. A aquacultura, atividade que consiste no cultivo de organismos aquáticos, surge nos dias que correm como uma importante fonte de proteína animal. A Ásia, e particularmente a China, representam quase 70% dessa produção, embora um dos maiores obstáculos para o desenvolvimento da indústria da Aquacultura e sua produção sejam os agentes patogénicos. A produção de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus), uma das espécies economicamente mais relevantes, representa quase 50% da produção total mundial. Streptococcus agalactiae uma bactéria Gram-positiva também conhecida como Streptococcus do grupo B, é atualmente um problema para a aquacultura moderna, mas não só. Esta bactéria afeta uma ampla gama de hospedeiros, incluindo humanos e outros mamíferos, e uma ampla gama de espécies de peixes, incluindo a tilápia do Nilo. Como parte integrante do sistema imune dos peixes, as branquias são uma das barreiras do sistema imune que constituem parte da primeira linha de defesa contra patógenos. Este estudo teve como objetivo identificar genes relacionados com a resposta imunológica e caracterizar a resposta imune da tilápia do Nilo à infeção por S.agalactiae, ao nível do transcriptoma branquial. As brânquias de tilápias do Nilo juvenis foram coletadas 6, 9, 15 e 18 horas após a infeção, e o respetivo RNA isolado foi sequenciado por sequenciação de última geração. Foram realizadas analises de expressão genética diferencial e enriquecimento funcional. Foram identificados 2122, 1851, 1791, 2395 genes diferencialmente expressos, 6, 9, 15 e 18 horas após a infeção, respetivamente. Os resultados apresentaram um enriquecimento significativo de diferentes vias imunológicas relacionadas com a deteção e resposta à infeção por esta bactéria, como a via de sinalização de citocina-citocina, a via do recetor Toll-like, a via do recetor semelhante a NOD, a via do fagossoma, entre outras. Estes resultados fornecem uma visão sobre a resposta a uma importante bactéria patogénica como base para o controlo da sua infecção na aquacultura.