Avaliação do uso de códons em infecções virais usando como modelo o vírus da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-COV-2)
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
O surto de (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) SARS-CoV-2 que começou no ano de
2019, em Wuhan, China, rapidamente tornou-se uma preocupação global. Após alguns meses, o vírus foi
identificado em todos os continentes do mundo e, em 11 de março de 2020, a Organização Mundial da
Saúde (OMS) declarou a doença causada pelo SARS-CoV-2 (Corona Virus Disease: Covid-19) como
pandemia. A partir disso, a rápida disseminação viral e o alarmante número de indivíduos infectados
contribuíram para o surgimento de diferentes variantes ao longo do tempo. No presente trabalho,
propôs-se uma metodologia de bioinformática associada à vigilância genômica como um meio de ajudar a
elucidar o processo infeccioso causado por esse patógeno emergente. Para isso, foram analisadas todas as
sequências referências disponíveis de Betacoronavírus de forma a correlacioná-las com a disponibilidade
de tRNAs dos hospedeiros. Essas análises permitiram identificar um mecanismo de competição entre os
Betacoronavírus e os hospedeiros, através da seleção de códons, além de identificar oito hospedeiros
suscetíveis como potenciais reservatórios para o SARS-CoV-2. Adicionalmente, foi estimado o impacto de
Variantes de Preocupação Internacionais (VOCs) introduzidas no Brasil, avaliando como a substituição de
diferentes nucleotídeos, ao longo do tempo, possibilitou o aumento dos números de casos e de mortes no
país. Os resultados reforçam a necessidade da implementação da vigilância genômica em larga escala,
para compreender as medidas de transmissão de variantes e para auxiliar a implementação de rápidas
medidas de contenção. A metodologia aplicada neste estudo pode ser replicada para a caracterização de
outros possíveis patógenos emergentes e reemergentes em âmbitos nacional e mundial.
Abstract
The SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) outbreak that started in
the year 2019 in Wuhan, China has quickly become a global concern. After a few months, the
virus was identified all over the world. March 11, 2020, the World Health Organization (WHO)
declared the disease caused by SARS-CoV-2 (Corona Virus Disease: Covid-19) a pandemic. The
fast viral spread causes the emergence of different variants over time. In the present work, we use
a bioinformatics methodology associated with genomic surveillance as a way to elucidate the
infectious process caused by this emerging pathogen. For this purpose, all available reference
sequences of Betacoronavirus were analyzed and correlated with the availability of tRNAs in the
hosts. Our results allowed us to identify a competition mechanism between Betacoronaviruses
and their hosts, through codon selection, in addition suggesting eight susceptible hosts as
potential reservoirs for SARS-CoV-2. Additionally, we estimated the impact of International
Variants of Concern (VOCs) introduced in Brazil, evaluating how the substitution of circulating
variants, over time, allowed the increase in the number of cases and deaths. Our results reinforce
the need for large-scale implementation of genomic surveillance, to understand variant
transmission and to assist in the implementation of rapid containment measures. This
methodology applied in this study can be replicated for the characterization of other possible
emerging and reemerging pathogens at national and global levels.
Assunto
Bioinformática, Síndrome Respiratória Aguda Grave, Vírus, Códon
Palavras-chave
Vírus, Epidemia, Códons, Bioinformática, Vigilância