Caraterização de vírus específicos de insetos: análise da sua diversidade genética e relação com outros vírus

Abstract

Os arbovírus são responsáveis por doenças com impacto significativo na saúde humana, sendo transmitidos a humanos e outros animais por insetos e outros vetores invertebrados. Entre estes últimos, os mosquitos representam um dos mais importantes vetores conhecidos por servirem de vetores a arbovírus patogénicos para os humanos, de que são exemplos os vírus da dengue e Zika. Por muito tempo, a pesquisa de vírus foi impulsionada pelo impacto que estes agentes impõem à saúde humana/animal/plantas, mas os desenvolvimentos nas últimas décadas nos domínios das tecnologias de sequenciação de alto rendimento e bioinformática permitiram melhorias nas estratégias de descoberta de vírus, o que, por sua vez, levou a um aumento no número de vírus peculiares que vieram a ser descobertos em rastreios virológicos, alguns com replicação restrita em células de vertebrados. Acredita-se que esses vírus, designados vírus específicos de insetos, tenham impacto nulo ou baixo na saúde animal e, provavelmente por isso mesmo, tenham permanecido à sombra de arbovírus patogénicos. No entanto, nas últimas décadas eles tornaram-se no foco da nossa atenção, não apenas pela sua extensa diversidade e estratégias incomuns de replicação restrita nalguns hospedeiros, mas também pelo seu potencial de interferir na replicação de arbovírus. Desde então, diversos vírus específicos de insetos foram descobertos em várias famílias de vírus, com vírus específicos de mosquitos associados especialmente às famílias Flaviviridae, Mesoniviridae e Parvoviridae. Neste projeto procurou-se detetar e analisar novas sequências de vírus específicos de insetos dessas três famílias virais em mosquitos coletados em Portugal, Angola e Moçambique. A diversidade genética, reconstrução filogenética e avaliações filodinâmicas foram então executadas, usando tanto sequências genómicas geradas de novo, bem como de sequências disponíveis em bases de dados públicas. Novas sequências de flavivírus específicos de insetos ditos "clássicos" (cISF) foram detetadas em pools de mosquitos das três regiões geográficas, e diferentes sub-linhagens de cISF foram caracterizadas. A sua análise filodinâmica sugeriu que a dispersão de cISF no espaço e no tempo deverá ser recente e bastante dinâmica. Por outro lado, embora dados insuficientes não tenham permitido uma análise filodinâmica completa com base em sequências de mesonivírus, foi realizada uma extensa revisão taxonómica, que incluiu a análise de sequências semelhantes a mesonivírus (meson-like viruses) recentemente detetadas em outros organismos que não mosquitos. Por fim, também procurámos analisar entre os parvovírus de invertebrados aqueles que têm sido incluídos no género Brevihamaparvovirus, cuja distribuição até ao momento parece ser restrita a algumas espécies de mosquitos. Os seus genomas parecem evoluir sob forte seleção negativa e também são caracterizados por baixa entropia, tal como foi igualmente observado para flavivírus e mesonivírus. Também realizámos uma revisão taxonómica do táxon (o primeiro para brevihamaparvovírus) e efetuámos a sua primeira reconstrução filodinâmica.Arboviruses are responsible for impactful viral diseases and are transmitted to humans and other animals by insect and other arthropod vectors. Among the latter, mosquitoes pose as one of the most important hematophagous vectors known to carry pathogenic arboviruses for humans, like dengue and Zika. For a long while, virus research was driven by the negative impact viruses impose on human/animal/plant health, but recent developments in next-generation sequencing and bioinformatics have allowed for improvements on virus discovery strategies. In turn, these have led to an increase in the number of peculiar viruses detected in viral screening-based studies, some of which display restricted replication in vertebrate cells. These viruses, designated insect-specific viruses, are thought to have none-to-low impact on animal health and have endured in the shadow of pathogenic arboviruses. However, in the last decades they have become the focus of our attention, not only due to their extensive diversity and unusual host-restriction strategies, but also because of their potential to interfere with the replication of arboviruses. Insect-specific viruses have since been discovered in multiple virus families, with mosquito-specific viruses especially associated with the Flaviviridae, Mesoniviridae and Parvoviridae families. In this project we sought to detect and analyze new insect-specific virus sequences from these three viral families in mosquitoes collected in Portugal, Angola and Mozambique. Genetic diversity, phylogenetic reconstruction and phylodynamic assessments were then executed, using both new generated sequences and sequences available in public databases. New classical insect-specific flavivirus (cISF) sequences were detected in mosquito pools from these three geographic regions, and different sub-lineages inside the cISF cluster were characterized. Phylodynamics analyses suggested that cISF dispersion over space and time could be recent and quite dynamic. On the other hand, while insufficient data did not allow for a full phylodynamic analysis based on mesonivirus sequences, an extensive taxonomy revision was performed, that also included the analysis of sequences similar to mesoniviruses (meson-like viruses) recently detected in organisms other than mosquitoes. Finally, we also sought to analyze among the parvoviruses of invertebrates those included in the Brevihamaparvovirus genus, that have been restricted (so far) to a few mosquito species. Their genomes seem to evolve under strong purifying selection and are also characterized by low entropy, as also observed for flaviviruses and mesoniviruses. We also performed a taxonomic revision of the taxon (the first ever for brevihamaparvoviruses), and attempted their first ever phylodynamic reconstruction

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