Uso de ferramentas de bioinformática para estudos de epidemiologia molecular, filogeografia e filodinâmica viral

Abstract

As ferramentas de bioinformática tem sido amplamente utilizada para o melhor entendimento de diversos microorganismos. Neste trabalho foram realizados três estudos utilizando estas ferramentas para avaliar diferentes questões biológicas. No primeiro estudo realizou-se uma caracterização molecular de 57 sequências do gene pol, provenientes de pacientes infectados pelo HIV-1 de Salvador, Bahia, Brasil. Para identificar os subtipos e formas recombinantes do HIV-1 circulante na cidade de Salvador foi realizado análises filogenéticas, e através do algoritmo do banco de dados Stanford HIV resistance as mutações associadas à resistência aos ARVs foram detectadas. Entre as 57 sequências analisadas foram identificados neste estudo 45 (77,2%) pertencem ao subtipo B, 11 (21,0%) recombinantes BF e uma (1,8%) do subtipo F1. Além disto, uma alta frequência de eventos de recombinação entre os subtipos B e F foram detectados com 5 padrões de recombinação, duas intergênicas e três intragênicas, mostrando uma alta diversidade. As mutações encontradas com uma maior prevalência foram: I54V (PI) em 7,0%; M184V (NRTI) em 14,0% e K103N (NNRTI) em 10,5% das sequências analisadas. Estes resultados contribuem para traçar o perfil da epidemiologia molecular e diversidade do HIV-1 em Salvador. O segundo estudo avaliou a filodinâmica do HIV-1 em pares de mãe e filho infectados, e em diferentes fases da infecção, três pares na fase aguda e um na fase crônica, e que apresentavam sequências de diferentes tempos. Para este fim foi realizado inferências filogenéticas bayesianas, onde a hipótese do relógio molecular e de diferentes crescimentos populacional foram testadas. Não foi possível observar uma diferença entre a dinâmica da população viral da mãe e a encontrada no filho. Porém, quando observamos o crescimento populacional e o tamanho da população efetiva, ao longo do tempo, sequências provenientes de pares em fase crônica da infecção tem um crescimento mais constante, enquanto as sequências dos pares na fase aguda da infecção se observa uma dinâmica das populações virais, provavelmente devido à pressão do sistema imune e a não adaptação destes vírus. No terceiro estudo, 104 sequências do genoma completo do WNV, disponíveis no Genebank, foram estudadas para identificar a região genômica que apresenta máximo poder interpretativo para inferir relações temporais e geográficas entre as cepas do vírus. Alinhamentos de cada gene foram submetidos à avaliação do sinal filogenético através do programa TREEPUZZEL. As regiões NS3 e NS4 apresentaram um sinal filogenético acima de 70%, sendo as regiões mais indicadas para construção filogenética. Além disto, árvores bayesianas foram inferidas utilizando as regiões NS3, NS5 e E, onde os clados das árvores NS3 e NS5 apresentaram um maior suporte e estrutural temporal geográfica, diferente da região E. Estes achados mostram que os genes NS3 e NS5 são os mais indicados para análises filogenéticas. Neste trabalho foi demonstrando o uso de ferramentas de bioinformática para a melhor caracterização da diversidade, epidemiologia molecular, dinâmica populacional e determinação das relações temporal e geográfica dos vírus.