Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37292
Type: Dissertação
Title: Descoberta e caracterização de elementos genéticos móveis associados a um vírus gigante
Authors: Bruna Luiza de Azevedo
First Advisor: Jônatas Santos Abrahão
First Co-advisor: Rodrigo Araújo Lima Rodrigues
First Referee: Sávio Torres de Farias
Second Referee: Luiz Eduardo Del-Bem
Abstract: Os mimivírus são vírus gigantes de ameba, que podem ser infectados por vírus menores chamados de virófagos. Eles também possuem o seu próprio mobiloma, composto por diferentes elementos genéticos móveis, incluindo provirófagos e transpovirons. Os transpovirons são sequências móveis de DNA, flanqueadas por repetições terminais invertidas e separadas filogeneticamente em três clados correspondentes à linhagem do mimivírus ao qual estão associados (A, B ou C). Os virófagos são vírus que requerem tanto a ameba quanto o vírus gigante hospedeiro para se multiplicar e podem integrar seu genoma no DNA de seus hospedeiros, quando são chamados de provirófagos. Juntos, transpovirons e virófagos são importantes agentes de transferência gênica horizontal, impulsionando a evolução dos vírus gigantes. Entretanto, as pesquisas envolvendo esses elementos, ao redor do mundo, ainda são escassas. Neste trabalho descrevemos a descoberta e a caracterização genômica e filogenética de um novo isolado de mimivírus brasileiro, associado a um provirófago e a um transpoviron. Após sequenciamento genômico, montagem e predição de genes, identificamos o vírus gigante isolado como um mimivírus da linhagem A (1,2 Mb; 1.164 ORFs), denominado mimivírus argentum, bem como uma sequência de transpoviron (6.624 pb; 6 ORFs) e de um virófago (18.415 pb; 20 ORFs) associadas a ele. Análises posteriores indicaram a presença do genoma completo do virófago (um total de 20 ORFs) integrado ao genoma do mimivírus argentum. Ao nosso conhecimento, essa é a primeira evidência de um genoma completo de virófago integrado à sequência de um mimivírus. Os genes preditos para o virófago codificam proteínas conservadas da família Lavidaviridae, bem como proteínas possivelmente relacionadas com a integração em genomas hospedeiros. Já o genoma do transpoviron detectado apresenta três proteínas codificadas pelos core genes de transpovirons previamente descritos. No entanto, ele apresenta sequência e repetições terminais invertidas significativamente menores do que o que é descrito para os outros transpovirons conhecidos. O genoma do mimivirus argentum é similar ao dos outros mimivírus, codificando proteínas conservadas em Nucleocytoviricota e, assim como o virófago e transpoviron, apresenta uma grande quantidade de proteínas hipotéticas, que são codificadas por genes que não apresentaram homólogos em bancos de dados no momento de sua descrição (ORFans). Por causa disso, comparamos a anotação realizada por meio do BLASTp e do HHpred e observamos que o uso do HHpred permitiu diminuir a quantidade de proteínas hipotéticas/ORFans que seriam anotadas para os três genomas estudados. Com o HHpred, também conseguimos predizer funções e/ou estruturas para proteínas de outros transpovirons descritos que estavam anotadas como hipotéticas. Os transpovirons conhecidos codificam um conjunto de 10 protéinas diferentes, sendo que o clado B apresenta maior diversidade de proteínas. As diferentes análises comparativas entre genomas dos transpovirons conhecidos, bem como as análises filogenéticas sugerem que o clado A de transpovirons seja o mais conservado dentre os outros três clados propostos e que a relação entre os transpovirons e mimivírus pode ter se estabelecido antes da divergência das linhagens de mimivírus. Em conjunto, os resultados obtidos expandem o conhecimento básico sobre elementos ainda pouco estudados e estudos futuros, sobretudo de caráter biológico, podem contribuir para o melhor entendimento da relação entre os vírus gigantes, seu mobiloma e a evolução.
Abstract: Mimiviruses are giant viruses of amoeba that can be infected by smaller viruses denominated virophages. They also possess their own mobilome, composed by different mobile genetic elements which include provirophages and transpovirons. Transpovirons are mobile DNA sequences flanked by terminal inverted repeats and phylogenetically separated in three clades corresponding to the lineage of mimivirus to which they are associated (A, B, or C). Virophages are viruses thtat require an amoeba and a giant virus to replicate. They can integrate their sequence into their hosts genomes forming provirophages. Together, transpovirons and virophages are important agents of horizontal gene transfer and promote giant viruses’ evolution. However, studies that involve these elements are still scarce around the world. In this work, we performed a genomic and phylogenetic characterization of a new Brazilian mimivirus isolate, associated to a provirophage and a transpoviron. After genomic sequencing, assembly, and genes prediction we identified the new isolate as a lineage A mimivirus (1.2 Mb; 1,164 ORFs), called mimivirus argentum, as well as two associated sequences: a transpoviron (6,624 bp; 6 ORFs) and a virophage (18,415 bp; 20 ORFs). Further analysis indicated the presence of the full virophage genome (a total of 20 ORFs) integrated into the mimivirus argentum genome. To our knowledge this is the first evidence of a virophage full genome integrated into a mimivirus sequence. The predicted genes for the virophage code the Lavidaviridae family conserved proteins, as well as proteins possibly related to integration into host genomes. The genome of detected transpoviron presents three proteins encoded by core genes from previously described transpovirons. However, its sequence and terminal inverted repeats are significantly smaller than those described for other known transpovirons. Regarding mimivirus argentum genome, it is like those from other mimiviruses and code Nucleocytoviricota conserved proteins. As well as the transpoviron and the virophage, mimivirus argentum presents a great proportion of hypothetical proteins, which are encoded by genes that did not present homologs in databases at the time of its description (ORFans). Based on this, we compared the annotation made using BLASTp and HHpred and we observed that the use of HHpred were able to decrease the number of hypothetical proteins/ORFans that would be annotated to the three studied genomes. By using HHpred, we also predicted functions and/or structures to proteins annotated as hypothetical from other transpovirons already described. The known transpovirons encode a set of 10 different proteins, with clade B presenting a greater diversity of proteins. The different comparative analysis between known transpovirons genomes, as well as phylogeny, suggest that clade A transpovirons are most conserved than the three other proposed clades and that the relationship between transpovirons and mimivirus may have been stablished before the divergence of mimiviruses lineages. Altogether our results expand the basic knowledge about elements poorly studied. Future studies, especially those of biological nature, may contribute to a better understanding of the relationship between giant viruses, their mobilome and evolution.
Subject: Microbiologia
Mimiviridae
Genoma
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/37292
Issue Date: 28-Apr-2021
metadata.dc.description.embargo: 28-Apr-2022
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