Dissertação de Mestrado em Ciências da SaúdeA tuberculose, uma doença devastadora causada por bactérias do complexo Mycobacterium tuberculosis
(MTBC), mantém-se vastamente fora de controlo. Embora a imunidade mediada por células T positivas
para cluster de diferenciação 4 (T CD4+) seja crítica para o controlo da infeção, não existe um
conhecimento profundo sobre as características das respostas protetoras mediadas por células T bem
como dos fatores que têm impacto no seu estabelecimento. Neste contexto, a diversidade genética do
MTBC tem sido subestimada, visto que a maioria dos antigénios conhecidos de M. tuberculosis são
hiperconservados. A existência de epítopos de células T variáveis foi investigada através da análise da
diversidade, evolução e imunogenicidade de uma ilha genómica expressa in vivo (iVEGI) em 270 genomas
do MTBC. A iVEGI apresentou um nível de diversidade nucleotídica acima da média do genoma, devido
à presença de 21 genes altamente diversos. A análise computacional de evolução molecular previu 11
codões de nove genes como estando sob seleção diversificante. De particular interesse foram três
substituições nos genes accD2, Rv0987 e Rv0988, que alteraram significativamente o número de
péptidos codificados com elevada afinidade de ligação prevista para diferentes moléculas de antigénio
leucocitário humano (HLA) de classe II. Ensaios in vitro realizados com o HLA DRB1*01:01 corroboraram
a existência de péptidos com elevada afinidade de ligação e revelaram diferenças de mais de 58% na
afinidade de ligação entre péptidos wild-type e mutante que sobrepõem AccD2 R233L e Rv0987 V169L.
Notavelmente, o péptido AccD2228-241 demonstrou níveis de afinidade e estabilidade tão elevados como
o controlo positivo ESAT-63-17, sendo assim um forte candidato para um epítopo de célula T CD4+ restrito
a uma linhagem de M. tuberculosis. Durante a longa coevolução entre M. tuberculosis e populações
humanas, a diversidade genética em epítopos específicos de células T pode ter sido selecionada de modo
a induzir respostas imunes vantajosas para o agente patogénico. Revelar a trajetória evolutiva de M.
tuberculosis em resposta à pressão imunológica pode oferecer ferramentas sem precedentes para
explorar os seus alvos moleculares em favor do hospedeiro, nomeadamente para o desenvolvimento de
vacinas mais eficientes.Tuberculosis, a devastating disease caused by bacteria from the Mycobacterium tuberculosis complex
(MTBC), remains vastly uncontrolled. Although cluster of differentiation 4 positive (CD4+) T cell-mediated
immunity is critical for infection control, a deep knowledge on the characteristics of the protective T cell
responses and on the factors impacting their establishment is lacking. In this context, the MTBC genetic
diversity has been underappreciated, as most of the known M. tuberculosis antigens are hyperconserved.
The existence of varying T cell epitopes was investigated by analysing the diversity, evolution and
immunogenicity of an in vivo-expressed genomic island across 270 MTBC genomes. The in vivo-expressed
genomic island displayed a level of nucleotide diversity above the whole-genome average due to the
presence of 21 highly diverse genes. Computational molecular evolution analysis predicted 11 codons
from nine genes to be under diversifying selection. Of particular interest were three substitutions in the
genes accD2, Rv0987 and Rv0988, which significantly altered the number of encoded peptides with
predicted high binding affinity to class II human leukocyte antigen (HLA) molecules. In vitro assays
performed with HLA DRB1*01:01 corroborated the existence of high binding affinity peptides and
revealed differences of more than 58% in the binding affinity between wild-type and variant peptides
overlapping AccD2 R233L and Rv0987 V169L. Notably, the AccD2228-241 peptide showed affinity and
stability levels as high as the positive control ESAT-63-17, thus being a strong candidate for an M.
tuberculosis lineage-restricted CD4+ T cell epitope. During the long co-evolution of M. tuberculosis and
human populations, genetic diversity in specific T cell epitopes might have been selected to induce
immune responses advantageous for the pathogen. Unveiling the evolutionary path of M. tuberculosis in
response to immune pressure might offer unprecedented tools to exploit its molecular targets in favour
of the host, namely for the development of more efficient vaccines
