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Maria Miragaia Lab

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The Laboratory of Bacterial Evolution and Molecular Epidemiology aims to understand the molecular basis of bacterial evolution with focus on the pathogenicity and evolution of antimicrobial resistance determinants and antimicrobial resistant and pathogenic clones in opportunistic bacteria.  

Maria Miragaia
Principal Researcher
PhD in 2006 in Biology, ITQB NOVA

Phone (+351) 214469537 | Extension 537
miragaia@itqb.unl.pt
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Research Interests

We are interested in the study of the mechanisms of evolution, pathogenesis, and dissemination of the natural populations and pandemic clones of commensal bacteria that became multidrug bacteria and are major causes of infections inside the hospital environment and for which treatment options are scarce. In this context we work closely with hospitals and clinicians in common research interests. Additionally, together with veterinarians we are trying to understand if animals and meat-processing chain can constitute a reservoir and vehicle of dissemination to humans of these multidrug bacteria that are causing disease in hospitals.

With the goal of finding innovative solutions for the treatment of infections caused by multidrug resistant bacteria, we collaborate with Chemists to identify new antibiotics. We screen for the activity of new compounds against bacteria from our large culture collection and characterize the compound activity, mode of action and their physic-chemical features.

Coagulase-negative staphylococci (CoNS) are a major focus of our research as models for the study of opportunistic bacteria. These bacteria have a central role in the human skin flora, constituting one of the first barriers against pathogenic bacteria, such as S. aureus. Also, they are reservoirs of virulence and antibiotic resistance genes for other bacteria, and can cause disease, when the host is immunocompromized. Hence, the study of CoNS and its interactions with other bacteria and the human host are unique opportunities to understand the factors that are in the frontier between health and disease. Our studies are centred on these three aspects of CoNS epidemiology: their role as commensals and modulators of colonization with pathogenic bacteria; their role as human pathogens, and as reservoirs and players in the evolution of antibiotic resistance. In this context we are specifically interested in understanding the role of different staphylococcal species in inflammatory skin diseases, such as atopic dermatitis.

To address these issues we make use of a wide bacterial collection and whole genome sequencing, genome-wide-association studies (GWAS), metagenomic and phenotypic approaches as a means of exploring phylogenetic relatedness, evolution, genetic content, genotype-to-phenotype link and microbiome and resistome composition. To understand host-bacterial interactions and staphylococcal metabolic versatility, we are also using 3D-skin models and genome-wide expression methodologies.

 

Group Members

  • Nuno Faria, PhD researcher

  • Ana Botelho, PhD student

  • Mariana Araújo, PhD student

  • Raquel Almeida, Master student

  • Diana Caieiro, Master student

  • Mariana Camoez, Invited Associated Researcher

 

Selected Publications

  1. Faria, N. A.  T. Touret, A. S. Simões, C. Palos, S. Bispo, J. Melo Cristino, M. Ramirez, J. Carriço, M. Pinto, C. Toscano, E. Gonçalves, M. L. Gonçalves, A. Costa, M. Araújo, A. Duarte, H. de Lencastre, M. Serrano, R. Sá-Leão, and M Miragaia. 2024. Genomic Insights into the expansion of Carbapenem-Resistant Klebsiella pneumoniae within Portuguese Hospitals. 2024. Accepted for publication. J. Hosp. Infect.

  2. Sales, I., Vieira-da-Motta, O., Tavares, A., Ruiz-Miranda, C. R., de Lencastre, H., & Miragaia, M. 2024. Impact of human created environments in the pathogenic potential and antimicrobial resistance of staphylococci from wild neotropical primates in Brazil. Comp. Immunol. Microbiol. Infect. Dis. 104: 102094. https://doi.org/10.1016/j.cimid.2023.102094

  3. Bouchami, O., Machado, M., Carriço, J. A., Melo-Cristino, J., de Lencastre, H., & Miragaia, M. 2023. Spontaneous Genomic Variation as a Survival Strategy of Nosocomial Staphylococcus haemolyticus. Microbiol. Spectr. 11(2): e0255222. Advance online publication. https://doi.org/10.1128/spectrum.02552-22

  4. Gonçalves, L. G., Santos, S., Gomes, L. P., Armengaud, J., Miragaia, M., & Coelho, A. V. 2022. Skin-to-blood pH shift triggers metabolome and proteome global remodelling in Staphylococcus epidermidis. Front. Microbiol. 13: 1000737. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1000737.

  5. Portela R, N. A. Faria, M. Mwangi, M. Miragaia, H. de Lencastre H, A. Tomasz A, and R. G Sobral. 2022. Analysis of a Cell Wall Mutant Highlights Rho-Dependent Genome Amplification Events in Staphylococcus aureus. Microbiol Spectr. 10(5): e0248321. https://doi.org/10.1128/spectrum.02483-21.

  6. Lawal, O., M. J. Fraqueza, O. Bouchami, P. Worning, M. D. Bartels, M. L Gonçalves, P. Paixão, E. Gonçalves, C. Toscano, J. Empel, M. Urbaś, M. A. Domínguez, H. Westh, H. de Lencastre, and M. Miragaia. 2021. Foodborne Origin and Local and Global Spread of Staphylococcus saprophyticus Causing Human Urinary Tract Infections. Emerg. Infect Dis. 27(3): 880-893. https://doi.org/10.3201/eid2703.200852.

  7. Lawal, O., M. J. Fraqueza, O. Bouchami, P. Worning, M. D. Bartels, M. L Gonçalves, P. Paixão, E. Gonçalves, C. Toscano, J. Empel, M. Urbaś, M. A. Domínguez, H. Westh, H. de Lencastre, and M. Miragaia. 2021. Staphylococcus saprophyticus causing infections in humans are associated with high resistance to heavy metals. Antimicrob. Agents Chemother. 65(7): e0268520. https://doi.org/10.1128/AAC.02685-20.

  8. Méric, G., L. Mageiros, J. Pensar, M. Laabei, K. Yahara, B. Pascoe, N. Kittiwan, S. Lamble, R. Bowden, J. E. Bray, K. A. Jolley, M. C. J. Maiden, E. J. Feil, X. Didelot, M. Miragaia, H. de Lencastre, H. Rohde, R. Massey, D. Mack, J. Corander, and S. K. Sheppard. 2018. Disease-associated genotypes of the commensal skin bacterium Staphylococcus epidermidis. Nat. Comm 9: 5034. https://doi.org/10.1038/s41467-018-07368-7.

  9. Miragaia M. 2018. Factors contributing to the evolution of mecA-mediated β-lactam resistance in staphylococci: update and new Insights from whole genome sequencing (WGS). Front. Microbiol. 9:2723. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02723.

  10. Rolo, J., P. Worning, J. B. Nielsen, R. Sobral, R. Bowden, O. Bouchami, P. Damborg, L. Guardabassi, V. Perreten, A. Tomasz, H. Westh, H. de Lencastre, and M. Miragaia. 2017. Evidence for the evolutionary steps leading to mecA -mediated β-lactam resistance in staphylococci. PLoS Genet. 2017 Apr 10;13(4):e1006674. doi: 10.1371/journal.pgen.1006674.

 

Laboratory's Webpage

For further information visit the laboratory's website

 

Evolução Bacteriana e Epidemiologia Molecular (PT)

Estamos interessados ​​no estudo dos mecanismos de evolução, patogénese e disseminação das populações naturais e clones pandémicos de bactérias comensais que se tornaram resistentes a múltiplos antibióticos e são as principais causas de infecções no ambiente hospitalar e para as quais as opções de tratamento são escassas. Neste contexto, trabalhamos em estreita colaboração com hospitais e médicos em interesses de investigação comuns. Além disso, em conjunto com os veterinários, estamos a tentar compreender se os animais e a cadeia de processamento de carne podem constituir um reservatório e veículo de disseminação para os seres humanos destas bactérias multiresistentes que estão a causar doenças nos hospitais.

Com o objetivo de encontrar soluções inovadoras para o tratamento de infeções causadas por bactérias multirresistentes, colaboramos com Químicos na identificação de novos antibióticos. Em particular, investigamos a atividade de novos compostos em bactérias pertencentes à nossa coleção de culturas e caracterizamos o seu modo de ação e suas características físico-químicas.

Os estafilococos coagulase-negativos (CoNS) são o foco principal de nossa pesquisa como modelos para o estudo de bactérias oportunistas. Estas bactérias têm um papel central na flora da pele humana, constituindo uma das primeiras barreiras contra bactérias patogénicas, como o S. aureus. Além disso, são reservatórios de genes de virulência e resistência a antibióticos e podem causar doenças quando o hospedeiro está imunocomprometido. Assim, o estudo do CoNS e das suas interações com outras bactérias e com o hospedeiro humano permitirão compreender os fatores que estão na fronteira entre a saúde e a doença. Os nossos estudos estão centrados nestes três aspectos da epidemiologia do CoNS: o seu papel como comensais e moduladores da colonização por bactérias patogénicas; seu papel como patógenos humanos e como reservatórios e actores na evolução da resistência aos antibióticos. Neste contexto estamos especificamente interessados ​​em compreender o papel de diferentes espécies de estafilococos nas doenças inflamatórias da pele, como a dermatite atópica.

Para abordar estes problemas, utilizamos uma ampla coleção bacteriana e a sequenciação total do genoma, estudos de associação genómica (GWAS), e abordagens metagenómicas e fenotípicas como meio de explorar a relação filogenética, a evolução, o conteúdo genético, a ligação entre genótipo e fenótipo e a composição do microbioma e resistoma. Para compreender as interações hospedeiro-bactéria e a versatilidade metabólica dos estafilococos, também usamos modelos de pele 3D e metodologias de expressão genética global e diferencial.

 

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