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Jônatas Santos Abrahãohttp://lattes.cnpq.br/6901308927476062Jordana Grazziela Alves Coelho dos ReisMauricio Lacerda NogueiraJaquelline Germano de OliveiraLuciana Barros de Arrudahttp://lattes.cnpq.br/6314724762437110Paulo Victor de Miranda Boratto2023-06-27T16:52:04Z2023-06-27T16:52:04Z2022-02-02http://hdl.handle.net/1843/55415https://orcid.org/ 0000-0001-7531-888XRecentemente, intensos debates buscaram contribuir a respeito do modo como os vírus são classificados e a maneira como o seu processo evolutivo é interpretado, especialmente após a descoberta dos vírus gigantes de ameba. Esse processo representou uma das fases mais importantes da virologia moderna, tendo seu início em 2003 com a descoberta do Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV). Posteriormente, impulsionada por aprimoramentos nas técnicas de isolamento viral e cultivo em protistas, uma variedade de vírus de amebas foi encontrada em diferentes ambientes ao redor do globo. Análises de filogenia e reconstruções filogenômicas auxiliaram na classificação desses vírus em um grupo potencialmente monofilético, envolvendo a participação de muitas famílias virais. Esse grupo, denominado de vírus grandes núcleo-citoplasmáticos de DNA (NCLDVs) é atualmente formado por membros das famílias Poxviridae, Asfarviridae, Iridoviridae, Ascoviridae, Phycodnaviridae, Marseilleviridae e Mimiviridae, além das linhagens representadas pelos pithovírus, pandoravírus, mollivírus, medusavírus, pacmanvírus, faustovírus, klosneuvírus, entre outros. Mesmo potencialmente tendo compartilhado um ancestral em comum, membros do NCLDV apresentam importantes diferenças morfogenéticas que estão em plena expansão, visto a quantidade crescente de entidades virais isoladas e/ou detectadas por metodologias independentes de cultivo. Neste trabalho, o nosso objetivo foi caracterizar amostras de vírus de amebas Acanthamoeba castellanii obtidas a partir de diferentes ambientes brasileiros. Para isso, foram feitas caracterizações genômicas, de proteômica e/ou biológicas de três linhagens evolutivas de vírus (tupanvírus, pandoravírus e yaravírus) isoladas desse hospedeiro amebiano. A análise de proteômica das partículas dos tupanvírus revelou a presença de mais de 100 proteínas codificadas por genes virais, a maioria sem função ou origem conhecida. Neste contexto, cerca de 20% das proteínas encontradas são codificadas por genes que foram transferidos de organismos celulares para os tupanvírus ao longo de sua história evolutiva. Desses 20%, cerca de 9% são provenientes de eucariotos (um terço originário de amebas), 3% provenientes de arqueias e os outros 8% provenientes de bactérias. Com relação aos outros 80% do proteoma do tupanvírus soda-lake, a maior parte encontra-se relacionada especialmente com outros membros do NCLDV. Para os pandoravírus, a presente tese contribui para um melhor entendimento do seu ciclo de multiplicação. Nossos dados indicam que todos os isolados analisados são capazes de modificar intensamente o ambiente citoplasmático das amebas infectadas, recrutando mitocôndrias e membranas que são aproveitadas na formação das fábricas virais. Também foram identificados diferentes padrões de morfogênese das partículas, com a montagem podendo ser iniciada tanto pelo ápice como pela base do vírion. Por meio da contagem de partículas durante o ciclo, observou-se que os pandoravírus podem sofrer exocitose logo após a morfogênese, em um processo que envolve um intenso recrutamento de membranas celulares para as fábricas virais. Tratando células infectadas com brefeldina, a exocitose das partículas virais foi afetada em duas das três linhagens analisadas, o que pode indicar uma variabilidade entre os isolados. Apesar da exocitose, a lise de células hospedeiras também se mostrou um importante fator para a liberação viral. Por fim, com relação ao yaravírus, nossos dados reportam a descoberta de uma linhagem viral inédita, apresentando uma origem e filogenia intrigantes. Com partículas de aproximadamente 80 nm e um genoma de cerca de 45 kpb, o yaravírus passou a representar o menor e menos complexo (em termo de quantidade de genes) vírus isolado de Acanthamoeba spp. Mais de 90% do genoma do yaravírus não apresenta similaridade a sequências de bancos de dados de domínios públicos. Nossos dados também descrevem a identificação de uma proteína principal de capsídeo com sequência de aminoácidos divergente, sem nenhuma homologia significativa com proteínas de capsídeo observadas para outros membros do grupo NCLDV. No entanto, esta proteína apresenta.uma estrutura predita para o domínio de double-jelly roll. Além disso, por meio de buscas por similaridade de sequências em bancos de dados públicos contendo mais de 8.500 metagenomas, foi encontrada apenas homologias muito distantes para a proteína ATPase viral(~33% de similaridade), o que destaca a raridade desse vírus no ambiente natural e demonstra quão importantes se fazem os estudos baseados em isolamento, e não apenas os voltados para detecção genômica. Concluindo, nosso trabalho não só permitiu expandir o atual conhecimento sobre a diversidade de vírus de eucariotos como também proveu informações que podem desafiar a atual classificação dos vírus de DNA.Recently, intense debates have sought to contribute in the way viruses are classified and the way their evolutionary process is interpreted, especially after the discovery of the giant viruses of amoeba. This process represented one of the most important phases of modern virology, beginning in 2003 with the discovery of Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV). After, driven by major improvements in the techniques of viral isolation and cultivation in protists, a variety of amoeba viruses were found in different environments around the globe. Phylogeny analyzes and phylogenomic reconstructions ended up classifying these viruses into a potentially monophyletic group, involving the participation of many viral families. This group, called nucleocytoplasmic large DNA viruses (NCLDVs), is currently formed by members of the families Poxviridae, Asfarviridae, Iridoviridae, Ascoviridae, Phycodnaviridae, Marseilleviridae and Mimiviridae, in addition to the strains represented by the pithovirus, pandoravirus, mollivirus, medusavirus, pacmanvirus, faustovirus, klosneuvirus, among others. Although they potentially shared a common ancestor, members of the NCLDV have important morphogenetic differences that are in full expansion, given the increasing number of isolated and/or detected viral entities by recently incorporated cultivationindependent methods. In this work, our aim is to characterize samples of viruses from the amoeba Acanthamoeba castellanii, obtained from different Brazilian environments. For that, we promoted the genomic, proteomic and/or biological characterizations of three evolutive viral strains (tupanvirus, pandoravirus and yaravirus) isolated from this amoebal host. Proteomic analysis of tupanvirus particles revealed the presence of more than 100 proteins encoded by viral genes, a great part of them without known function or origin. In this context, about 20% of the proteins are encoded by genes that were transferred from cellular organisms to tupanviruses throughout their evolutionary history. For pandoraviruses, the present thesis has contributed to a better understanding of the multiplication cycle of the members of this lineage. Our data indicates that all the analyzed isolates are capable of deeply modify the cytoplasmic environment of the infected amoebae, recruiting mitochondria and membranes that are used in the formation of viral factories. Various patterns of pandoravirus particle morphogenesis were observed, and the assembly seemed to be started by the apex or the base of the particle. By counting the viral particles during the infection cycle, we observed that pandoraviruses can undergo exocytosis shortly after morphogenesis, in a process that involves intense recruitment of membranes surrounding the newly formed particles. Treating the infected cells with brefeldin, the exocytosis of viral particles was affected in two of the three analyzed strains, indicating variability between the isolates. Despite occurrence of exocytosis, lysis of host cells proved to be an important contributor to the viral release. Finally, regarding the analyzes made for the yaravirus, our data report the discovery of a viral lineage never described before, presenting a puzzling origin and phylogeny. With particles of approximately 80nm and a genome of about 45kbp, the yaravirus now represents the smallest and simplest (in terms of number of genes) virus isolated from Acanthamoeba spp. Interestingly, more than 90% of its genome does not show sequence similarity in databases. Our data also describe theidentification of a divergent major capsid protein, with no significant homology to capsid proteins seen in other NCLDV members, but with a predicted structure for the double-jelly roll domain. In addition, only distant-related ATPase homologs were found in similarity searches for sequences deposited in more than 8,500 public metagenomes, highlighting the rarity of this virus in the natural environment and demonstrating how important are studies based on viral isolation, not just those focused on genome detection. In conclusion, our work not only allows us to expand the current knowledge about the diversity of eukaryotic viruses, but also complements it with information that may challenge the current classification of the DNA viruses.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em MicrobiologiaUFMGBrasilICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIAMicrobiologiaVirologiaVírus gigantesVírus de DNAvírus gigantestupanvíruspandoravírusyaravírusA virosfera em expansão: sobre a descoberta, genômica e proteômica de entidades virais codificadoras de um vasto arsenal de proteínas desconhecidasThe expanding virosphere: on the discovery, genomics and proteomics of viral entities encoding a vast arsenal of unknown proteinsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTESE PAULO BORATTO 2022.pdfTESE PAULO BORATTO 2022.pdfapplication/pdf55586831https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55415/5/TESE%20PAULO%20BORATTO%202022.pdfdcea46fe4ee1852382bbef94481d38daMD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55415/6/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD561843/554152023-06-27 13:52:05.274oai:repositorio.ufmg.br:1843/55415TElDRU7Dh0EgREUgRElTVFJJQlVJw4fDg08gTsODTy1FWENMVVNJVkEgRE8gUkVQT1NJVMOTUklPIElOU1RJVFVDSU9OQUwgREEgVUZNRwoKQ29tIGEgYXByZXNlbnRhw6fDo28gZGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIHZvY8OqIChvIGF1dG9yIChlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSBhbyBSZXBvc2l0w7NyaW8gSW5zdGl0dWNpb25hbCBkYSBVRk1HIChSSS1VRk1HKSBvIGRpcmVpdG8gbsOjbyBleGNsdXNpdm8gZSBpcnJldm9nw6F2ZWwgZGUgcmVwcm9kdXppciBlL291IGRpc3RyaWJ1aXIgYSBzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIChpbmNsdWluZG8gbyByZXN1bW8pIHBvciB0b2RvIG8gbXVuZG8gbm8gZm9ybWF0byBpbXByZXNzbyBlIGVsZXRyw7RuaWNvIGUgZW0gcXVhbHF1ZXIgbWVpbywgaW5jbHVpbmRvIG9zIGZvcm1hdG9zIMOhdWRpbyBvdSB2w61kZW8uCgpWb2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBjb25oZWNlIGEgcG9sw610aWNhIGRlIGNvcHlyaWdodCBkYSBlZGl0b3JhIGRvIHNldSBkb2N1bWVudG8gZSBxdWUgY29uaGVjZSBlIGFjZWl0YSBhcyBEaXJldHJpemVzIGRvIFJJLVVGTUcuCgpWb2PDqiBjb25jb3JkYSBxdWUgbyBSZXBvc2l0w7NyaW8gSW5zdGl0dWNpb25hbCBkYSBVRk1HIHBvZGUsIHNlbSBhbHRlcmFyIG8gY29udGXDumRvLCB0cmFuc3BvciBhIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gcGFyYSBxdWFscXVlciBtZWlvIG91IGZvcm1hdG8gcGFyYSBmaW5zIGRlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiB0YW1iw6ltIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBvIFJlcG9zaXTDs3JpbyBJbnN0aXR1Y2lvbmFsIGRhIFVGTUcgcG9kZSBtYW50ZXIgbWFpcyBkZSB1bWEgY8OzcGlhIGRlIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gcGFyYSBmaW5zIGRlIHNlZ3VyYW7Dp2EsIGJhY2stdXAgZSBwcmVzZXJ2YcOnw6NvLgoKVm9jw6ogZGVjbGFyYSBxdWUgYSBzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIMOpIG9yaWdpbmFsIGUgcXVlIHZvY8OqIHRlbSBvIHBvZGVyIGRlIGNvbmNlZGVyIG9zIGRpcmVpdG9zIGNvbnRpZG9zIG5lc3RhIGxpY2Vuw6dhLiBWb2PDqiB0YW1iw6ltIGRlY2xhcmEgcXVlIG8gZGVww7NzaXRvIGRlIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gbsOjbywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IGNvbmhlY2ltZW50bywgaW5mcmluZ2UgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgZGUgbmluZ3XDqW0uCgpDYXNvIGEgc3VhIHB1YmxpY2HDp8OjbyBjb250ZW5oYSBtYXRlcmlhbCBxdWUgdm9jw6ogbsOjbyBwb3NzdWkgYSB0aXR1bGFyaWRhZGUgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCB2b2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBvYnRldmUgYSBwZXJtaXNzw6NvIGlycmVzdHJpdGEgZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIHBhcmEgY29uY2VkZXIgYW8gUmVwb3NpdMOzcmlvIEluc3RpdHVjaW9uYWwgZGEgVUZNRyBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgZGUgcHJvcHJpZWRhZGUgZGUgdGVyY2Vpcm9zIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvIGRhIHB1YmxpY2HDp8OjbyBvcmEgZGVwb3NpdGFkYS4KCkNBU08gQSBQVUJMSUNBw4fDg08gT1JBIERFUE9TSVRBREEgVEVOSEEgU0lETyBSRVNVTFRBRE8gREUgVU0gUEFUUk9Dw41OSU8gT1UgQVBPSU8gREUgVU1BIEFHw4pOQ0lBIERFIEZPTUVOVE8gT1UgT1VUUk8gT1JHQU5JU01PLCBWT0PDiiBERUNMQVJBIFFVRSBSRVNQRUlUT1UgVE9ET1MgRSBRVUFJU1FVRVIgRElSRUlUT1MgREUgUkVWSVPDg08gQ09NTyBUQU1Cw4lNIEFTIERFTUFJUyBPQlJJR0HDh8OVRVMgRVhJR0lEQVMgUE9SIENPTlRSQVRPIE9VIEFDT1JETy4KCk8gUmVwb3NpdMOzcmlvIEluc3RpdHVjaW9uYWwgZGEgVUZNRyBzZSBjb21wcm9tZXRlIGEgaWRlbnRpZmljYXIgY2xhcmFtZW50ZSBvIHNldSBub21lKHMpIG91IG8ocykgbm9tZXMocykgZG8ocykgZGV0ZW50b3IoZXMpIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBkYSBwdWJsaWNhw6fDo28sIGUgbsOjbyBmYXLDoSBxdWFscXVlciBhbHRlcmHDp8OjbywgYWzDqW0gZGFxdWVsYXMgY29uY2VkaWRhcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYS4KRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-06-27T16:52:05Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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