Desvendando características biológicas e moleculares dos vírus gigantes: predição e análise de motivos promotores em Marseillevírus, Faustovírus e Kaumoebavírus e caracterização do efeito citopático do Tupanvírus em Acanthamoeba castellanii.
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Uncovering biological and molecular characteristics of giant viruses: prediction and analysis of promoters in Marseillevirus, Faustovirus and Kaumoebavirus and characterization of the citopathic effect of Tupanvirus in Acanthamoeba castellanii
Primeiro orientador
Membros da banca
Francisco Pereira Lobo
Graciela Kunrath Lima
Pedro Augusto Alves
Danilo Bretas de Oliveira
Graciela Kunrath Lima
Pedro Augusto Alves
Danilo Bretas de Oliveira
Resumo
A descoberta dos vírus gigantes levou à quebra de paradigmas no campo da virologia
devido ao tamanho das partículas desses vírus e pela sua complexidade genômica e estrutural.
Na última década, a busca por novos vírus gigantes foi intensificada levando a descoberta dos
marseillevírus, faustovírus, kaumoebavírus e tupanvírus. Visto a necessidade de elucidar
características biológicas e moleculares desses vírus que ainda permanecem sem resposta,
esse trabalho teve como objetivo fazer a predição e análise de motivos promotores em vírus
da família Marseilleviridae, em faustovírus e kaumoebavírus e a caracterização do efeito
citopático do tupanvírus em Acanthamoeba castellanii. A predição e análise de motivos
promotores levou a primeira caracterização de um octâmero (AAATATTT) que pode atuar
como promotor em vírus da família Marseilleviridae. A distribuição e localização do motivo
em relação ao códon de iniciação seguiu um padrão semelhante ao demonstrado para outros
promotores descritos entre os membros que compõem o NCLDV. Além disso, a relevância
biológica do octâmero predito foi demonstrada e a presença de repetições desse motivo nas
regiões intergênicas do genoma de marseillevírus foi associada à elevada capacidade dos
marseillevírus de adquirir genes por transferência gênica lateral contribuindo para explicar o
seu mosaicismo e plasticidade genômica. Já a busca de motivos promotores em faustovírus e
kaumoebavírus revelou que esses vírus compartilham em abundância as mesmas sequências
promotoras (TATTT e TATATA) previamente descritas em vírus da família Asfarviridae.
Foi demonstrado que os motivos preditos estão presentes em mais de 65% das regiões a
montante dos genes compartilhados entre faustovírus, kaumoebavírus e asfarvírus reforçando
a relação filogenética entre estes vírus. Além da regulação dos processos transcricionais, um
importante desafio para os vírus na natureza é a busca por células hospedeiras. Nesse contexto
nós realizamos uma caracterização detalhada do efeito citopático desenvolvido por tupanvírus
em cultura de Acanthamoeba castellanii o que levou a descrição de um novo tipo de interação
vírus-hospedeiro. Foi demonstrado que a infecção por tupanvírus é capaz de induzir a
expressão de um gene que codifica uma proteína ligadora de manose viral e celular sugerindo
a importância dessa proteína no ciclo de multiplicação do tupanvírus. Curiosamente, a adição
de manose livre durante a multiplicação de tupanvírus levou não só a supressão do aumento
do nível de transcritos dos genes da proteína ligadora de manose viral e celular como a
inibição da formação do cacho de uma maneira concentração dependente, sugerindo que a
formação de cachos correlaciona com a expressão dos genes que codifica a proteína ligadora
de manose tanto viral quanto celular. Finalmente, nós demonstramos que os cachos formados
durante a multiplicação de tupanvírus são capazes de interagir com células não infectadas
contribuindo para a disseminação viral.
Abstract
The discovery of giant viruses led to the breakdown of paradigms in virology field due virus
particle size and genomic and structural complexity. In the last decade, the search for new
giant viruses intensified leading to the discovery of marseillevirus, faustovirus,
kaumoebavirus and tupanvirus. In order to elucidate the biological and molecular
informations of these viruses that remain unclear, this work aimed to predict and analyze the
promoter motifs in Marseilleviridae family viruses, in faustovirus and kaumoebavirus, further
to characterize the cytopathic effect of tupanvirus in Acanthamoeba castellanii. The analysis
of promoter motifs led to the first characterization of an octamer (AAATATTT) that can act
as a promoter in the Marseilleviridae family. The distribution and localization of the motif
relative to the start codon followed a pattern similar to that demonstrated for other promoters
described among NCLDV members. In addition, the biological relevance of the predicted
octamer was demonstrated and the motifs repetitions in intergenic regions of the
marseillevirus genome was associated with the high ability of the marseillevirus to acquire
genes by lateral gene transfer contributing to explain their mosaicism and genomic plasticity.
The search for promoter motifs in faustovirus and kaumoebavirus revealed that these viruses
share in abundance the same promoter sequences (TATTT and TATATA), as previously
described in viruses of the Asfarviridae family. It has been demonstrated that the predicted
motifs are present in more than 65% of the genes shared among faustovirus, kaumoebavirus
and asfarvirus, reinforcing the phylogenetic relationship between these viruses. In addition to
the regulation of transcriptional processes, an important challenge for viruses in nature is the
search for host cells. In this context, we performed a detailed characterization of the
cytopathic effect of tupanvirus in the culture of Acanthamoeba castellanii, which led to the
description of a new type of virus-host interaction involving the tupanvirus. Tupanvirus
infection has been shown to be capable of inducing the expression of genes encoding a viral
and cellular mannose binding protein (MBP), suggesting the importance of the MBP in
tupanvirus multiplication cycle. Interestingly the presence of mannose led not only to
suppression of the increase in transcripts level of the viral and cellular MBP genes, but also
led to the inhibition of amoebal-bunches formation at a concentration dependent, suggesting
that the bunches formation correlates with the expression of the viral and cellular MBP genes.
Finally, we demonstrate that the amoebal-bunches formed during multiplication of
tupanviruses are able to interact with uninfected cells contributing to viral spread.
Assunto
Microbiologia, Marseillevírus, Faustovírus, Kaumoebavírus, Tupanvírus
Palavras-chave
Marseillevírus, Faustovírus, Kaumoebavírus, Promotor, Tupanvírus
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