AULA.03 GENÔMICA EM PARASITOLOGIA

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GENÔMICA	
  EM	
  PARASITOLOGIA	
  
Genômica	
  
Estrutura	
   Função	
   Evolução	
  
Do	
  que	
  se	
  trata?	
  
Principais	
  projetos	
  genoma	
  de	
  parasitos	
  
humanos,	
  seus	
  avanços	
  e	
  perspec=vas	
  
Histórico	
  
•  Parasitologia	
  humana:	
  conhecida	
  a	
  mais	
  de	
  01	
  
século;	
  
	
  
AVANÇOS	
  CIENTÍFICOS	
  E	
  TECNOLÓGICOS	
  
DESAFIO	
  
DESENV.	
  SOLUÇÕES:	
  DOENÇAS	
  
PARASITÁRIAS	
  (3/4	
  MUNDIAL)	
  
3	
  milhões	
  óbitos/anuais	
  
•  Sequenciamento	
  DNA:	
  1970/80	
  	
  
•  Conhecimento	
  do	
  genoma:	
  ins=gado	
  
(imaginação	
  de	
  pesquisadores)	
  
– Revelação	
  de	
  informações	
  chaves	
  da	
  vida	
  
Histórico	
  
N°	
  E	
  FUNÇÃO	
  
GENES	
  
Bioinformá=ca	
  
Histórico	
  
	
  
– ParasiQsmo:	
  hábito	
  de	
  vida	
  desenvolvido	
  e	
  
aperfeiçoado;	
  
– Relação	
  desarmônica:	
  altamente	
  
complexa;	
  
Histórico	
  
	
  
Ciclo	
  biológico	
  complexo:	
  
• Diferentes	
  formas	
  evolu=vas;	
  
• Diferentes	
  hospedeiros;	
  
Ricke&sia	
  ricke&sii	
  	
  
VARIABILIDADE	
  ESTÁ	
  CONDICIONADA	
  A	
  
MECANISMOS	
  DE	
  REGULAÇÃO	
  GÊNICA	
  
Histórico	
  
q 	
  POSITIVO:	
  	
  ORGANISMOS	
  MODELOS	
  
MANTIDAS	
  E	
  PROPAGADAS	
  EM	
  LABORATÓRIO	
  
OBTENÇÃO	
  DNA	
  	
  
q NEGATIVO:	
  MANUTENÇÃO	
  IMPRATICÁVEL	
  
Plasmodium	
  vivax	
  
	
  
Malária	
  
trofozoito	
  
esporozoito	
   merozoito	
  
Histórico	
  
GenômicasXParasitologia	
  
	
  
Sequenciamento	
  do	
  primeiro	
  protozoário	
  
Plasmodium	
  	
  falciparum	
  
Sequenciamento	
  dos	
  Parasitas	
  
•  Vantagens:	
  
– Gerar	
  expecta=vas:	
  
•  IDENTIFICAÇÃO	
  	
  DE	
  NOVOS	
  	
  GENES	
  
INTERAÇÃO	
  	
  PARASITA-­‐HOSPEDEIRO	
  
INTERAÇÃO	
  PARASITA-­‐VETOR	
  
IDENTIFICAÇÃO	
  DNA/RNA/ANTÍGENOS	
  
SENSIBILIDADE	
  DO	
  DIAGNÓSTICO	
  
DESENVOLVIMENTO	
  DE	
  VACINA	
  
	
  
Projeto	
  Genoma	
  de	
  Parasitos	
  
Humanos	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
•  Doença:	
  malária;	
  
•  Determina:	
  altas	
  taxas	
  de	
  morbidade	
  e	
  
mortalidade;	
  
•  Projeto	
  Genoma:	
  
– 1996:	
  inicio	
  cepa	
  3D7	
  do	
  P.	
  falciparum	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
•  Projeto	
  Genoma:	
  
– Função:	
  	
  determinação	
  da	
  sequencia	
  nucleojdica	
  
dos	
  cromossomos;	
  
– Tamanho:	
  23Mb;	
  
– 14	
  cromossomos	
  
– 5300	
  genes	
  
A	
  +	
  T	
  contra	
  G+C	
  	
  
(regiões	
  análogas)	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
•  Projeto	
  Genoma:	
  
– Após	
  o	
  sequenciamento	
  inicial:	
  	
  
Cromossomos	
  1,	
  2,	
  3,4	
  ,5,	
  9	
  e	
  12	
  
Anotados	
  e	
  sequenciados	
  
– Demais	
  em	
  fase	
  final	
  
Atualmente	
  2012	
  
Todos	
  os	
  14	
  foram	
  
sequenciados	
  
5510	
  genes	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
Projeto	
  Genoma:	
  
– Atualmente	
  GenBank	
  	
  (NCBI):	
  
•  sequencia	
  completa/cromossomo	
  
	
  
Ferramentas	
  de	
  bioinformá=ca	
  	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
Projeto	
  Genoma:	
  
– Principais	
  descobertas	
  após	
  	
  o	
  sequenciamento:	
  
Ø Base	
  A+T:	
  80,6%	
  (90%	
  íntrons)	
  
Ø 15,5%	
  de	
  genes	
  sup.	
  4	
  kb	
  
(significado	
  biológico	
  desconhecido)	
  
Ø Genoma	
  mitocondrial	
  X	
  tRNAs	
  (apicoplasto)	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
Projeto	
  Genoma:	
  
Ø Cromossomos	
  :	
  tamanho	
  
variando	
  	
  
Ø Subteloméricas	
  
Concentração	
  de	
  genes	
  
	
  
	
  
Variação	
  an=gênica	
  do	
  parasita	
  
	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
Projeto	
  Genoma:	
  
– Dados	
  proteômica:	
  
Proteínas	
  	
  únicas	
  (2/3)	
  –	
  sig.	
  
Evolu=vo????	
  
	
  
Proteínas:	
  patogenia	
  da	
  doença;	
  
• Citoaderências;	
  
• Marginações	
  eritrocitárias	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
Famílias	
  gênicas:	
  
•  var	
  
•  rif	
  
•  stevor	
  	
  
Modulação	
  resp.	
  
imune:	
  vacina	
  
v	
  
•  Sequenciamento	
  genoma:	
  
–  P.	
  falciparum;	
  
–  Anopheles	
  gambiae;	
  
–  Homo	
  sapiens	
  
Plasmodium	
  falciparum	
  
•  Malária	
  
Vetor	
  Cél.	
  hospedeira	
  Parasito	
  
Outros	
  Plasmodium	
  	
  
Projeto	
  Genoma	
  Plasmodium:	
  P.	
  vivax	
  
	
  
•  Alta	
  morbidade;	
  
•  Baixa	
  letalidade;	
  
•  Cromossomos	
  Ar=ficiais	
  
–  University	
  of	
  Florida	
  
–  USP	
  
–  CDC	
  
–  Pesquis.	
  Alemanha	
  
	
  
	
  
Outros	
  Plasmodium	
  	
  
Possibilitar	
  estudos	
  de	
  genômicas	
  compara=vas,	
  
permi=ndo	
  importantes	
  aspectos:	
  
– Biologia	
  
– Epidemiologia	
  
–  Interação	
  parasita-­‐vetor	
  
– Bases	
  biológicas	
  da	
  patogenia	
  
– Bases	
  moleculares	
  da	
  patogenia	
  
Cryptosporidium	
  parvum	
  
•  Doença:	
  Criptosporidiose;	
  
•  Sintomatologia:	
  diarréia	
  intensa	
  (oportunista);	
  
•  Genoma:	
  10,4	
  Mb:	
  8	
  cromossomos	
  
•  Relacionados	
  principalmente	
  (novos	
  
métodos):	
  
– Diagnós=co	
  
– Prevenção	
  
– Tratamento	
  	
  
Ausência	
  de	
  genes	
  relacionados	
  ao	
  
apicoplasto	
  
v Ingestão:	
  água;	
  
v HIV:	
  37%;	
  
	
  
Toxoplasma	
  gondii	
  
•  60%	
  população;	
  
•  Sintomatologia:	
  assintomá=cos	
  ou	
  aborto,	
  
nascimento	
  prematuro,	
  macro	
  e	
  hidrocefalia	
  
•  Oportunista	
  
Toxoplasma	
  gondii	
  
•  Projeto	
  Genoma	
  em	
  desenv.:	
  30Mb;	
  
•  Será	
  organiz.	
  9	
  cromossomos;	
  
Avanço	
  importante:	
  
•  Excelente	
  modelo	
  	
  experimental	
  
Manipulação	
  
gené=ca	
  in	
  
vitro	
  
Toxoplasma	
  gondii	
  
•  Obje=vo	
  do	
  projeto:	
  
– Entendimento	
  das	
  bases	
  moleculares	
  
Interação	
  parasito/hosp;	
  
– Novos	
  tratamentos	
  
Entamoeba	
  histolyLca	
  
•  Patologia:	
  	
  amebíase;	
  
•  3°	
  em	
  importância	
  epidemiológica;	
  
•  Projeto	
  genoma	
  em	
  desenv.:	
  
Entamoeba	
  histolyLca	
  
Evolução:	
  interessante	
  
Gené=co:	
  intrigante	
  
Genes:	
  proteínas	
  
(mitocondrial)	
  
Ausência	
  de	
  mitocôndrias	
  
Entamoeba	
  histolyLca	
  
•  Observado:	
  polimorfismo	
  cromossômico;	
  
•  Completa	
  ausência	
  de	
  íntrons	
  
Entamoeba	
  histolyLca	
  
•  Estudos	
  preliminares:	
  
– Genoma:	
  20Mb;	
  
– 14	
  cromossomos;	
  
•  Lineares	
  
• Circulares	
  	
  
Dados	
  ainda	
  não	
  liberados	
  
Giardia	
  lamblia	
  
•  Doença:	
  giardíase	
  
•  Genoma:	
  12Mb	
  
•  5	
  cromossomos	
  
•  Polimorfismo	
  cromossomal	
  
Giardia	
  lamblia	
  
– Trofozoítas:	
  binucleados;	
  
– Genoma	
  quer	
  esclarecer:	
  
• Vantagens	
  da	
  duplicidade	
  do	
  
genoma?????	
  
Leishmania	
  major	
  
•  L.	
  major	
  (1994):	
  Leishmania	
  Genome	
  Network	
  
•  Cromossomos	
  36	
  (33,6	
  Mb	
  de	
  DNA	
  genômico):	
  
– Tamanho	
  maior	
  e	
  complexidade:	
  
•  Mapas	
  zsicos	
  	
  cromossomos-­‐específicos	
  
LeishmaniaSem	
  financiamento	
  
para	
  sequênciar	
  o	
  
genoma	
  completo	
  
Rede	
  integrada	
  de	
  
bancos	
  de	
  dados	
  :	
  
sequência	
  nucleojdicas	
  
e	
  protéicas	
  
Leishmania	
  
PROGRAMA	
  
GENOMA	
  
NORDESTE	
  
(UFPe)	
  
Pesquisa	
  em	
  
andamento:	
  
L.	
  chagasi	
  
•  Alagoas,	
  Bahia,	
  
Ceará,Maranhão,	
  
RN...	
  
2000	
  casos/ano/
Brasil	
  
Lutzomyia	
  longipalpis	
  
Trypanossoma	
  
•  T.	
  brucei:	
  	
  
– Tripanossomíase	
  africana;	
  
– Doença	
  do	
  sono	
  
– Zoonose:	
  
•  Homem;	
  
•  Domés=cos;	
  
•  Silvestres	
  
Trypanossoma	
  brucei	
  
•  Importante	
  modelo:	
  	
  variabilidade	
  an=gênica:	
  
glycoproteins	
  
VSGs	
  (variable	
  surface	
  glycoproteins)	
  
•  Genoma	
  ainda	
  em	
  fase	
  de	
  sequenciamento:	
  
– Diplóide;	
  
– 25Mb	
  	
  
– Organização	
  complexa	
  
Trypanossoma	
  brucei	
  	
  
Minicromossomos	
  
25Kb	
   100kb	
  
Intermediários	
  
100kb	
   800kb	
  
Megacromossomos	
  	
  
1,0Mb	
   5,2Mb	
  
Trypanossoma	
  vivax	
  
•  África/América	
  Sul;	
  
•  Agente	
  e=ológico:	
  tripanossomíase	
  animal;	
  
•  Vaca:	
  cepa	
  Y486	
  
– Roedores;	
  
– Moscas	
  hematófagas;	
  
–  in	
  vitro;	
  	
  
Em	
  andamento	
  
Trypanossoma	
  cruzi	
  
•  Hemoflagelado:	
  silvestres	
  e	
  domés=cos;	
  
•  Hemíptero;	
  
•  16	
  a	
  18	
  milhões:	
  5	
  milhões	
  (Brasil);	
  
•  Evolução	
  crônica:	
  
–  Impacto	
  socioeconômico;	
  
Trypanossoma	
  cruzi	
  
•  Sequenciamento	
  incompleto:	
  60%;	
  
•  Ins=tuto	
  de	
  Biologia	
  Molecular	
  do	
  Paraná	
  
(IBMP)	
  +	
  Fiocruz	
  +	
  Univ.	
  de	
  Mogi	
  das	
  Cruzes	
  
(SP)	
  +	
  EUA	
  
Ø  Microarray	
  	
  
Consórcio	
  Genomas	
  Tripanossomajdeos	
  
Trypanossoma,	
  Leishmania	
  	
  
•  Permi=r	
  uma	
  visão	
  geral	
  parasito:	
  
•  Aspectos	
  epidemiológicos	
  
•  Aspectos	
  biol.	
  e	
  moleculares	
  
•  Diagnós=co	
  
•  Apoio	
  financeiro	
  
Schistosoma	
  mansoni	
  
•  Biomphilaria	
  
•  Doença:	
  zoonó=co	
  
•  Necessidade:	
  
sequenciamento	
  
Schistosoma	
  mansoni	
  
•  Medicamento	
  eficaz:	
  resistência	
  
Novas	
  técnicas	
  
(Sequenciamento	
  do	
  genoma)	
  
Brugia	
  malayi-­‐	
  Filariose	
  linfá=ca	
  
•  Desconhecido	
  genoma;	
  
•  100Mb;	
  
•  5	
  cromossomos	
  
•  Genoma	
  mitocondrial:	
  14	
  kb	
  
•  CaenorhabdiLs	
  elegans	
  
Culex	
  
Anopheles	
  
	
  
Benezcios	
  do	
  estudo	
  dos	
  genomas	
  na	
  
parasitologia	
  
•  Estrutura/organização:	
  genomas	
  
•  Biologia	
  parasitas	
  
•  Interações	
  
•  Imunologia	
  molecular	
  
•  Diagnós=co	
  
•  Medicamentos/vacinas	
  	
  
•  Taxonomia/filogenia:	
  correlação	
  
FIM!!!!