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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.42.2019.tde-08122021-153748
Document
Author
Full name
Uirajan José da Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Durigon, Edison Luiz (President)
Barbosa, Maria Luisa
Pinho, João Renato Rebello
Zanotto, Paolo Marinho de Andrade
Title in Portuguese
Avaliação de mutações na proteína F do Vírus Respiratório Sincicial Humano (HRSV) com potencial resistência nos epítopos de Ligação do Palivizumabe (PZV) em crianças sem uso do PZV.
Keywords in Portuguese
Glicoproteína F
HRSV
MARM
Palivizumabe

Abstract in Portuguese
O Vírus Sincicial Respiratório Humano (HRSV) é uma das principais causas de mortes entre crianças e lactentes hospitalizadas com infecção respiratória aguda no mundo. O HRSV é um vírus (-) ssRNA não-segmentado pertencente á família Pneu-moviridae e ao gênero Orthopneumovírus, sendo primeiramente descrito em 1956 no Instituto Walter Reed Army nos EUA. O presente estudo foi conduzido em amostras de aspirado nasofaríngeo cole-tadas de crianças de até 2 anos de idade internadas no Hospital da Santa Casa de Misericórdia de São Paulo e traz uma análise retrospectiva evolutiva da proteína de Fusão do HRSV, enfatizando a região do sítio de atuação do palivizumabe que é atu-almente o único agente profilático disponível para a infecção ocasionada por este ví-rus. Mutações dentro do sítio A já foram descritas como responsáveis pelo surgimento de estirpes resistentes ao palivizumabe, então estudos no monitoramento do surgi-mento de possíveis mutantes de escape para este mAB, bem como o padrão de dis-tribuição desta mutação entre as populações virais é de extrema importância. Desta forma foram realizadas análises da frequência de mutações da proteína F no Banco de dados do NCBI a qual mostrou a crescente distribuição da mutação N276S (que foi uma mutação primeiramente descrita em 2010) ao longo dos anos nas sequências do GenBank. A mutação possivelmente foi fixada no subtipo A, e, embora também ocorra a mutação na mesma posição para o subtipo B (S276N), esta última ocorre com uma frequência extremamente baixa. A genotipagem evidenciou uma co-circula-ção entre os dois subtipos de HRSV nas 3 estações sazonais. No ano de 2008 o subtipo A prevaleceu, enquanto que no ano de 2009 (ano em que foi inserida a muta-ção N276S no genótipo NA1) o subtipo B prevaleceu. No ano de 2010 observou-se um maior equilíbrio na presença dos subtipos e a mutação permanece no genótipo NA1 no último ano estudado. Dentre os subtipos foram identificados 3 genótipos para HRSVA, GA2, GA5, NA1, e 3 genótipos para HRSVB, BA9, BA10, GB13. Dentro do sítio II a média de similaridade entre as sequências foi de 96% ao nível nucleotidico e 100 % ao nível de aminoácido, demonstrando o alto padrão de conservação na região de atuação do palivizumabe sendo que foram detectados 33 sítios polimórficos neu-tros e 3 não-neutros entre os dois subtipos, sem a presença de indels. As predições de pressão seletiva realizadas nas sequências da Santa casa mostraram sítios com possíveis eventos de seleção purificadora em HRSVA e HRSVB. A análise não mostrou evento de seleção dentro da região de atuação do palivizumabe para os dois subtipos. A taxa dN/dS para o subtipo A foi de 0.0305 e para o subtipo B foi de 0.0558, ou seja, ambas as ferramentas predizeram eventos de pressão seletiva negativa nos dois subtipos. A predição dos possíveis efeitos funcionais das mutações no sítio A e aminoá-cidos vizinhos, mostrou que existem regiões na qual alterações de aminoácidos teriam efeito neutro, como nos sítios 254-256. Apresentando efeitos razoavelmente toleráveis podem-se destacar os sítios 259,267,270 e 275. Já entre os sítios no qual mutações teriam os maiores efeitos na função proteica pode-se destacar o sítio 263. As predi-ções para analisar os possíveis efeitos estruturais retornaram em sua maioria valores pouco consideráveis, com relação à mutações que resultariam em aumento da esta-bilidade proteica. Com relação a um possível aumento da estabilidade da proteína de fusão do HRSV do subtipo A, vale destacar a mutação S275L com um valor de G bastante considerável. Por outro lado, esta predição mostrou que as mutações dentro do sítio A podem ocasionar muitas reduções consideráveis na estabilidade proteica, como nas mutações I226M/V e K272T. Para a proteína de fusão do subtipo B, além da mutação S275L que ocasiona um aumento da estabilidade proteica, encontramos opostamente a isso a mutação L273F que reduz consideravelmente a estabilidade da mesma. As mutações na posição 276 não demonstraram influenciar estruturalmente a proteína F. No presente estudo podemos verificar pela primeira vez no Brasil a introdução da mutação N276S na população de HRSV do subtipo A nas amostras da Santa Casa de Misericórdia no ano de 2009 e sua manutenção no ano seguinte.
Title in English
Evaluation of mutations in Respiratory Syncytial Virus (HRSV) F protein with potential resistance in the binding epitopes of Palivizumab (PZV) in children with-out PZV.
Keywords in English
F Glycoprotein
HRSV
MARM
Palivizumab

Abstract in English
Human Respiratory Syncytial Virus (HRSV) is a leading cause of death among children and hospitalized infants with acute respiratory infection worldwide. HRSV is a non-segmented (-) ssRNA virus belonging to the Pneumoviridae family and to the ge-nus Orthopneumovirus, being first described in 1956 at the Walter Reed Army Institute in the USA. The present study was conducted on nasopharyngeal aspirate samples col-lected from children up to 2 years of age hospitalized at the Santa Casa de Misericórdia Hospital in São Paulo and brings a retrospective evolutionary analysis of the HRSV fusion protein, emphasizing the region of the site of action of palivizumab which is currently the only prophylactic agent available for the infection caused by this virus. Mutations within site A have already been described as responsible for the emergence of resistant strains of palivizumab, so studies on monitoring the emergence of possible escape mutants for this mAB, as well as the pattern of distribution of this mutation among viral populations is of paramount importance. In this way analyzes of the fre-quency of F protein mutations were performed in the NCBI database, which showed the increasing distribution of the N276S mutation (which was a mutation first described in 2010) over the years in the GenBank sequences. The mutation was possibly fixed in subtype A, and although the mutation also occurs in the same position for subtype B (S276N), the latter occurs at an extremely low frequency. Genotyping revealed a co-circulation between the two subtypes of HRSV in the 3 seasonal seasons. In 2008, subtype A prevailed, whereas in 2009 (year in which the N276S mutation was inserted in the NA1 genotype), subtype B prevailed. In the year 2010 a greater balance was observed in the presence of subtypes and the mutation remains in the genotype NA1 in the last year studied. Among the subtypes, 3 genotypes were identified for HRSVA, GA2, GA5, NA1, and 3 genotypes for HRSVB, BA9, BA10, GB13. Within site II, the average similarity between the sequences was 96% at the nucleotide level and 100% at the amino acid level, demonstrating the high conservation status in the palivizumab region of activity, with 33 neutral polymorphic sites and 3 non- between the two sub-types, without the presence of indels. The selective pressure predictions performed in the Santa house sequences showed sites with possible purifying selection events in HRSVA and HRSVB. The anal-ysis did not show selection event within the palivizumab region of action for the two subtypes. The dN / dS rate for subtype A was 0.0305 and for subtype B it was 0.0558, that is, both tools predicted negative selective pressure events in the two subtypes. The prediction of possible functional effects of mutations at site A and neighboring amino acids showed that there are regions in which amino acid changes would have a neutral effect, such as at sites 254-256. Feasible effects can be highlighted at sites 259, 267, 270 and 275. Already among the sites in which mutations would have the greatest effects on protein function can be highlighted the site 263. The predictions to analyze the possible structural effects returned mostly values little mutations that would result in increased protein stability. With respect to a possible increase in the stability of the HRSV fusion protein of subtype A, it is worth mentioning the S275L mutation with a very considerable G value. On the other hand, this pre-diction has shown that mutations within the A site can cause many considerable reduc-tions in protein stability, as in I226M / V and K272T mutations. For the fusion protein of subtype B, in addition to the S275L mutation that causes an increase in protein stability, we find the L273F mutation that considerably reduces its stability. Mutations at position 276 did not demonstrate structurally influencing F protein. In the present study we can verify for the first time in Brazil the introduction of the N276S mutation in the population of HRSV of the subtype A in the Santa Casa de Misericórdia samples in the year of 2009 and its maintenance in the following year.
 
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Publishing Date
2022-01-07
 
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