Uma abordagem em sílico para validação da arquitetura de capsídeo de novos vírus icosaédricos: Geminiviridae como caso de estudo

• Autor(a) principal: Machado, Gabriel Bonfim da Silva
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/17564
• topic: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA; Capsídeo; Arginina; Geminiviridae; Biologia computacional; Capsid; Arginine; Computational biology

Dados da metagenômica revelaram muitas novas espécies, vírus conhecidos apenas por suas sequências. A classificação taxonômica baseada apenas nas sequências dessas entidades virais é um desafio, por isso são necessárias mais ferramentas para entender e prever os aspectos biológicos delas. Várias proteínas de capsídeo dos vírus icosaédricos apresentam um domínio carregado positivamente (R-arm). Sabe-se que esses domínios são importantes para o empacotamento e a estabilidade do genoma. Recentemente, nosso grupo desenvolveu uma abordagem computacional baseada no cálculo da carga líquida de segmentos de proteínas, conseguindo assim identificar o R-arm de forma automática e calcular a carga líquida eletrostática. Com essa análise, foram identificados vírus de diversas famílias, com genomas de ssDNA, ssRNA, e dsDNA, em que a capacidade de empacotamento do genoma está relacionada com o número total de subunidades do capsídeo (arquitetura do capsídeo). Portanto, propomos que sabendo a sequência da proteína do capsídeo e o tamanho total do genoma, é possível aplicar essa análise para checar se um membro putativo de uma dada família viral apresenta a morfologia de partícula esperada. Neste trabalho, testamos essa hipótese com os geminivirus (Geminiviridae), que estão entre os vírus que usam os R-arms para estabilizar seus capsídeos. São vírus de planta de genoma ssDNA, divididos em nove gêneros, sendo dois principais, Begomovirus e Mastrevirus, e outros 7 menores. Esses vírus apresentam uma estrutura de capsídeo tridimensional conhecida por capsídeo geminado, formado por dois capsídeos icosaédricos T = 1 unidos por um vértice pentamérico, totalizando 110 subunidades repetidas. Aplicamos o nosso programa para calcular a carga líquida do R-arm para todas as sequências da família Geminiviridae incluídas no 10th relatório International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV (n=442). Além de sequências de geminivírus não classificados e altamente divergentes do GenBank do NCBI. Assim, conseguimos observar uma correlação positiva entre a carga líquida linear e o tamanho do genoma para a maioria das sequências do nosso banco de dados. Todos os gêneros menores têm uma proporção genoma/capsídeo similar, corroborando a hipótese de que eles compartilham a mesma arquitetura de capsídio geminada. Também foi possível observar que alguns vírus da família estão deslocados, nossa hipótese é que essas espécies podem ter uma arquitetura alternativa para o seu capsídeo. Por fim, fomos capazes de identificar que uma família viral intimamente relacionada, Genomoviridae (T=1, 60 subunidades) não obedece a arquitetura geminada. Os resultados apontam para o potencial que a nossa metodologia apresenta na determinação da morfologia capsídica dessas sequênciais virais e por consequência no auxílio da caracterização de novos vírus vindos da metagenômica.