Uso de ferramentas de bioinformática para estudos de epidemiologia molecular, filogeografia e filodinâmica viral

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Luciane Amorim
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)
Texto Completo: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/4237
Resumo: As ferramentas de bioinformática tem sido amplamente utilizada para o melhor entendimento de diversos microorganismos. Neste trabalho foram realizados três estudos utilizando estas ferramentas para avaliar diferentes questões biológicas. No primeiro estudo realizou-se uma caracterização molecular de 57 sequências do gene pol, provenientes de pacientes infectados pelo HIV-1 de Salvador, Bahia, Brasil. Para identificar os subtipos e formas recombinantes do HIV-1 circulante na cidade de Salvador foi realizado análises filogenéticas, e através do algoritmo do banco de dados Stanford HIV resistance as mutações associadas à resistência aos ARVs foram detectadas. Entre as 57 sequências analisadas foram identificados neste estudo 45 (77,2%) pertencem ao subtipo B, 11 (21,0%) recombinantes BF e uma (1,8%) do subtipo F1. Além disto, uma alta frequência de eventos de recombinação entre os subtipos B e F foram detectados com 5 padrões de recombinação, duas intergênicas e três intragênicas, mostrando uma alta diversidade. As mutações encontradas com uma maior prevalência foram: I54V (PI) em 7,0%; M184V (NRTI) em 14,0% e K103N (NNRTI) em 10,5% das sequências analisadas. Estes resultados contribuem para traçar o perfil da epidemiologia molecular e diversidade do HIV-1 em Salvador. O segundo estudo avaliou a filodinâmica do HIV-1 em pares de mãe e filho infectados, e em diferentes fases da infecção, três pares na fase aguda e um na fase crônica, e que apresentavam sequências de diferentes tempos. Para este fim foi realizado inferências filogenéticas bayesianas, onde a hipótese do relógio molecular e de diferentes crescimentos populacional foram testadas. Não foi possível observar uma diferença entre a dinâmica da população viral da mãe e a encontrada no filho. Porém, quando observamos o crescimento populacional e o tamanho da população efetiva, ao longo do tempo, sequências provenientes de pares em fase crônica da infecção tem um crescimento mais constante, enquanto as sequências dos pares na fase aguda da infecção se observa uma dinâmica das populações virais, provavelmente devido à pressão do sistema imune e a não adaptação destes vírus. No terceiro estudo, 104 sequências do genoma completo do WNV, disponíveis no Genebank, foram estudadas para identificar a região genômica que apresenta máximo poder interpretativo para inferir relações temporais e geográficas entre as cepas do vírus. Alinhamentos de cada gene foram submetidos à avaliação do sinal filogenético através do programa TREEPUZZEL. As regiões NS3 e NS4 apresentaram um sinal filogenético acima de 70%, sendo as regiões mais indicadas para construção filogenética. Além disto, árvores bayesianas foram inferidas utilizando as regiões NS3, NS5 e E, onde os clados das árvores NS3 e NS5 apresentaram um maior suporte e estrutural temporal geográfica, diferente da região E. Estes achados mostram que os genes NS3 e NS5 são os mais indicados para análises filogenéticas. Neste trabalho foi demonstrando o uso de ferramentas de bioinformática para a melhor caracterização da diversidade, epidemiologia molecular, dinâmica populacional e determinação das relações temporal e geográfica dos vírus.
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spelling Santos, Luciane AmorimSalemi, MarcoAlcantara, Luiz Carlos Júnior2012-07-23T21:39:24Z2012-07-23T21:39:24Z2010SANTOS, L. A. Uso de ferramentas de bioinformática para estudos de epidemiologia molecular, filogeografia e filodinâmica viral. 2010, 140 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia em Saúde e Medicina Investigativa) -Fundação Oswaldo Cruz, Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz, Salvador, 2010.https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/4237As ferramentas de bioinformática tem sido amplamente utilizada para o melhor entendimento de diversos microorganismos. Neste trabalho foram realizados três estudos utilizando estas ferramentas para avaliar diferentes questões biológicas. No primeiro estudo realizou-se uma caracterização molecular de 57 sequências do gene pol, provenientes de pacientes infectados pelo HIV-1 de Salvador, Bahia, Brasil. Para identificar os subtipos e formas recombinantes do HIV-1 circulante na cidade de Salvador foi realizado análises filogenéticas, e através do algoritmo do banco de dados Stanford HIV resistance as mutações associadas à resistência aos ARVs foram detectadas. Entre as 57 sequências analisadas foram identificados neste estudo 45 (77,2%) pertencem ao subtipo B, 11 (21,0%) recombinantes BF e uma (1,8%) do subtipo F1. Além disto, uma alta frequência de eventos de recombinação entre os subtipos B e F foram detectados com 5 padrões de recombinação, duas intergênicas e três intragênicas, mostrando uma alta diversidade. As mutações encontradas com uma maior prevalência foram: I54V (PI) em 7,0%; M184V (NRTI) em 14,0% e K103N (NNRTI) em 10,5% das sequências analisadas. Estes resultados contribuem para traçar o perfil da epidemiologia molecular e diversidade do HIV-1 em Salvador. O segundo estudo avaliou a filodinâmica do HIV-1 em pares de mãe e filho infectados, e em diferentes fases da infecção, três pares na fase aguda e um na fase crônica, e que apresentavam sequências de diferentes tempos. Para este fim foi realizado inferências filogenéticas bayesianas, onde a hipótese do relógio molecular e de diferentes crescimentos populacional foram testadas. Não foi possível observar uma diferença entre a dinâmica da população viral da mãe e a encontrada no filho. Porém, quando observamos o crescimento populacional e o tamanho da população efetiva, ao longo do tempo, sequências provenientes de pares em fase crônica da infecção tem um crescimento mais constante, enquanto as sequências dos pares na fase aguda da infecção se observa uma dinâmica das populações virais, provavelmente devido à pressão do sistema imune e a não adaptação destes vírus. No terceiro estudo, 104 sequências do genoma completo do WNV, disponíveis no Genebank, foram estudadas para identificar a região genômica que apresenta máximo poder interpretativo para inferir relações temporais e geográficas entre as cepas do vírus. Alinhamentos de cada gene foram submetidos à avaliação do sinal filogenético através do programa TREEPUZZEL. As regiões NS3 e NS4 apresentaram um sinal filogenético acima de 70%, sendo as regiões mais indicadas para construção filogenética. Além disto, árvores bayesianas foram inferidas utilizando as regiões NS3, NS5 e E, onde os clados das árvores NS3 e NS5 apresentaram um maior suporte e estrutural temporal geográfica, diferente da região E. Estes achados mostram que os genes NS3 e NS5 são os mais indicados para análises filogenéticas. Neste trabalho foi demonstrando o uso de ferramentas de bioinformática para a melhor caracterização da diversidade, epidemiologia molecular, dinâmica populacional e determinação das relações temporal e geográfica dos vírus.The bioinformatics tools have been widely used for better understanding of several microorganisms. Here three studies were performed using these tools to answer different biological questions. In the first study, it was conducted the molecular characterization of 57 HIV-1 pol gene sequences from infected patients from Salvador, Bahia, Brazil. To identify the HIV-1 subtypes and recombinants forms, phylogenetics analyses were performed and the Stanford HIV resistance Database were used to analyze the antiretroviral susceptibility. Among all analyzed sequences, 45 of them were (77.2%) subtype B, 11 (21.0%) were BF recombinant and one sequence was (1.8%) subtype F1. Furthermore, a high frequency of recombination events between subtypes B and F was detected with five different patterns: two intergenic and three intragenic. The mutations found with higher prevalence were: I54V (PI) in 7.0%; M184V (NRTI) in 14.0% and K103N (NNRTI) in 10.5% of the analyzed sequences. These results contribute for the knowledge of the molecular epidemiology and diversity of HIV-1 in Salvador. The second study have evaluated the HIV-1 phylodynamics in mother and child infected pairs in different stages of infections: three pairs acutely infected and one chronically infected. Phylogenetic inference was performed using the Bayesian framework were the molecular clock and different population growth models hypothesis were tested. We did not find any difference of the population dynamics between mother and child. However, when observing the population growth and the effective population size through time, the chronically infected pair sequences showed a constant growth, while the acutely infected pair sequences showed a more dynamic population growth, probably due to the immune system selective pressure. In the third study, 104 WNV full genome sequences were selected from Genbank, to identify the best genomic region, which could provide the maximal interpretative power to infer temporal and geographic relationships among the virus strains. The phylogenetic signal was evaluated using the TREEPUZZEL program. The results showed that the NS3 and NS5 regions are the best ones to infer phylogeny since their phylogenetic signal was higher than 70%. Furthermore, Bayesian trees were constructed using the NS3, NS5 and E regions, and the NS3 and NS5 tree clades showed a higher support and a temporal geographic structure, different from the E region. These findings show that the NS3 and NS5 genes are the most informative genes for phylogenetic analyses. These studies demonstrated the use of bioinformatics tools for the better characterization of the virus diversity, molecular epidemiology, and population dynamics.Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz. Salvador, BA, BrasilporHIVWNVBioinformáticaFilodinâmicaFilogeografia.HIVWNVBioinformaticsPhylodynamicsPhylogeographyUso de ferramentas de bioinformática para estudos de epidemiologia molecular, filogeografia e filodinâmica viralinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis2010Centro de Pesquisas Gonçalo MonizFundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo MonizSalvadorPós-Graduação em Biotecnologia em Saúde e Medicina Investigativainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZORIGINALLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdfLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdfapplication/pdf5329323https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/4237/1/Luciane%20Amorim%20Santos%20Uso%20de%20ferramentas%20de%20bioinform%c3%a1tica....pdfb477ef604e538000e5f8d84e1188ae91MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81990https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/4237/2/license.txtb6ead4607e393dee1190c21ba08397beMD52TEXTLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdf.txtLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdf.txtExtracted texttext/plain206112https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/4237/5/Luciane%20Amorim%20Santos%20Uso%20de%20ferramentas%20de%20bioinform%c3%a1tica....pdf.txt8407fcf31bcb7ae464094fca18f1b4cdMD55THUMBNAILLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdf.jpgLuciane Amorim Santos Uso de ferramentas de bioinformática....pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1529https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/4237/4/Luciane%20Amorim%20Santos%20Uso%20de%20ferramentas%20de%20bioinform%c3%a1tica....pdf.jpg3d1750f8f33b2a3a6e18c9d8508c4ff9MD54icict/42372018-05-22 15:55:03.217oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352018-05-22T18:55:03Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false
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