Dissecando aspectos da resposta antiviral utilizando o modelo da mosca Drosophila melanogaster
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
As doenças causadas por arbovírus, como a Dengue, causam grande impacto na saúde pública em todo o mundo. Os arbovírus são transmitidos por vetores invertebrados aos seus hospedeiros e, para isto, devem interagir com o sistema imune do vetor para serem capazes de ser transmitidos. Desta forma, o entendimento das vias de imunidade antiviral nos insetos poderia ajudar na criação de estratégias para o controle da transmissão dos arbovírus. A imunidade contra os vírus em insetos é mediada principalmente pela via de RNA de interferência (RNAi), ativada pelo reconhecimento de uma dupla fita de RNA (dsRNA) originária de intermediários da replicação viral. Este reconhecimento leva a produção de pequenos RNAs interferentes (siRNAs) que se associam a proteínas da família Argonauta para formar o complexo de silenciamento que promove a degradação de transcritos virais. Outras vias de imunidade em insetos, como JaK-STAT, Toll e Imd, também podem estar envolvidas na resposta antiviral. Um fato importante, é que durante epidemias, o inseto vetor poderia ser exposto a infecção múltiplas pelo mesmo vírus. Devemos considerar ainda que naturalmente os insetos podem carregar uma ou mais infecções por vírus diferentes ao longo de suas vidas. Assim, o nosso objetivo principal neste trabalho foi caracterizar o efeito de co-infecções sobre a interação entre arbovírus e inseto vetor. Nós investigamos se a exposição prévia a um determinado vírus teria impacto sobre uma segunda infecção pelo mesmo patógeno ou outro não relacionado. Como modelo de estudo, nós utilizamos a mosca da fruta Drosophila melanogaster infectada com o arbovírus vesicular stomatitis vírus (VSV). Para diferenciar os vírus utilizados na primeira e segunda infecção, nós utilizamos, no contato secundário, um vírus capaz de expressar GFP como gene repórter. Neste modelo, nós observamos a existência de um mecanismo de interferência da primeira infecção sobre a capacidade de replicação do segundo vírus. Este efeito observado é dependente da dose viral e do tempo de infecção sugerindo que este mecanismo seja saturável. A interferência foi observada também em moscas mutantes para Dicer-2 e R2D2, deficientes para a via de RNAi, indicando que a principal via antiviral de insetos não está envolvida neste fenômeno. Nós também observamos que a interferência sobre o segundo vírus não é específica, pois o mesmo fenômeno é observado com um vírus heterólogo, neste caso, o SINV (Sindibis virus). Este resultado está de acordo com a independência da via de RNAi, já que os siRNAs antivirais seriam específicos para cada vírus. Para analisar se vias de sinalização como Jak-STAT ativadas em resposta à infecção viral estariam envolvidas no fenômeno de interferência, nós medimos a expressão de genes marcadores nos diversos grupos de moscas infectadas. Não houve diferença significativa na expressão de genes marcadores após a segunda infecção em moscas controle ou pré-infectadas. Embora preliminar este resultado sugere que a indução deste grupo de genes também não explicaria a interferência com a segunda infecção. Nosso trabalho teve um enfoque no possível mecanismo de interferência mediado pela resposta do hospedeiro; no entanto, é possível também que haja interferência direta por competição do primeiro vírus sobre o segundo.
Abstract
The diseases caused by arboviruses, such as dengue, have a great impact on global
public health. Arboviruses are transmitted to vertebrate hosts by invertebrate vectors
where they must interact with the immune system. Thus, understanding insect antiviral
immune pathways could help the design of strategies to control arbovirus transmission.
Immunity against viruses in insects is mainly mediated by RNA interference (RNAi)
pathway which is activated by recognition of double-stranded RNA (dsRNA) originating
from intermediates of viral replication. This recognition leads to the production of small
interfering RNAs (siRNAs) that associate with Argonaute family proteins to form a
complex that promotes the degradation of viral transcripts. Other insect immune
pathways, such as JAK-STAT, Toll and IMD may also be involved in the antiviral
response. During outbreaks, the insect vector could be exposed to multiple infections
by the same virus. We should also consider that insects can naturally carry one or
more different viruses infections. Thus, our main objective in this work was to
characterized the effect of co-infections on the interaction between arbovirus and the
insect vector. We investigated whether prior exposure to a virus could have an impact
on a secondary infection. As a model of infection, we used the fruit fly Drosophila
melanogaster infected with the arbovirus Vesicular stomatitis virus (VSV). To
differentiate the virus used in the first and in the second infection, we used a virus
capable of expressing GFP as a reporter. In this model, we observed interference on
the replication of the second virus by the first infection. This effect is dependent of the
dose and the time of viral infection suggesting that it is mediated by a saturable
mechanism. The interference was also observed in RNAi defective flies indicating that
the main antiviral pathway of insects is not involved in this phenomenon. We also
observed that the interference is not virus-specific, because the same phenomenon is
observed when a heterologous virus, SINV (Sindibis virus), was used. This result is in
accordance with the independence of the RNAi pathway, since the antiviral siRNAs
would be specific for each virus. We also measured the expression of marker genes in
different groups of infected flies in order to examine whether signaling pathways such
Jak-STAT would be differentially activated. However, there was no significant
difference in the expression of marker genes after the second infection in pre-infected
or control flies. Although preliminary, this result suggests that the inductin of virus-
responsive genes does not explain the interference. Our work has mostly focused on
possible mechanisms of interference mediated by the host response. However, it is
also possible that there may be direct interference of the first virus on the replication
of the second. Further work using mutant flies in other immune pathways as well as
other pathogens will be needed to define the mechanism of interference described
here.
Assunto
Bioquímica e imunologia, Drosophila melanogaster, Antivirais, Imunidade, Arbovirus
Palavras-chave
Drosophila melanogaster, Imunidade antiviral, Arbovírus