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À medida que os vírus são expostos a pressões de seleção ambiental, eles sofrem mutação e evoluem, gerando variantes que podem possuir maior virulência.
Observou-se que a taxa de mutação dos vírus ssRNA é muito maior do que os organismos que possuem ssDNA e muitas vezes maior do que aqueles com dsDNA. Nem todas as mutações aumentam necessariamente a virulência e, na maioria dos casos, podem ser deletérias ou inconseqüentes.
Portanto, os organismos devem encontrar um equilíbrio entre uma alta taxa de mutação que lhes permite se adaptar às mudanças nas condições ambientais e uma baixa que diminui a incidência de mutações catastróficas. Os pequenos vírus de DNA podem codificar para seu próprio reparo de DNA, e alguns vírus de RNA também compartilham a capacidade de verificar e reparar erros de replicação.
No entanto, enquanto os vírus de DNA geralmente dependem da maquinaria de transcrição da célula hospedeira, os vírus de RNA codificam sua própria maquinaria de transcrição, o que significa que sua taxa de replicação e mutação está mais diretamente relacionada ao seu próprio genoma e está sujeita às mesmas pressões evolutivas.
Vignuzzi & Andino (2012) observam que a descendência de vírus de RNA, com genomas comumente caindo na faixa de tamanho de 7-12 kb de comprimento, tende a apresentar uma ou duas mutações distintas por sítio de nucleotídeo. Pensa-se que o genoma da síndrome respiratória aguda grave do coronavírus 2 (SARS-CoV-2) tenha cerca de 27-31 kb de comprimento, aumentando o número total de mutações adquiridas, sem necessariamente aumentar a taxa de incidência.
A capacidade de adquirir rapidamente novas características genéticas permite que os vírus surjam em novos hospedeiros, evitem a imunidade induzida pela vacina e se tornem mais virulentos, mas também pode ser uma faca de dois gumes em termos de melhoria da aptidão geral do genoma.
Quais variantes do SARS-CoV-2 foram encontradas?
Uma nova cepa com um número particularmente grande de mutações foi observada pela primeira vez no Reino Unido em setembro de 2020, denominada VOC 202012/01 (uma variante de preocupação - dezembro de 2020), e também conhecida como 20B / 501Y.V1 ou B.1.1.7 pelo CDC.
De acordo com o CDC, a partir do 11 º de janeiro 2021, 72 casos de B.1.1.7 foram encontrados até agora nos Estados Unidos. A maioria dessas variantes foi encontrada na Califórnia ou na Flórida, provavelmente devido a uma combinação de maior visitação e aumento da taxa de teste nesses estados em comparação com outros.
O SARS-CoV-2 interage com os receptores ACE2 no corpo usando sua proteína spike . Este consiste em duas subunidades, a primeira das quais contém o domínio de ligação ao receptor. A linhagem B.1.1.7 tem uma mutação no domínio de ligação ao receptor, especificamente com um aminoácido asparagina sendo substituído por tirosina na posição 501, portanto, a mutação é denominada N501Y.
Além disso, a cepa freqüentemente mostra uma deleção dos aminoácidos 69 e 70, também observada para surgir espontaneamente em outras cepas, causando uma mudança conformacional da proteína spike. Na posição 681, uma mutação de um aminoácido prolina para histidina também foi encontrada para surgir espontaneamente em várias cepas e é proeminente em B.1.1.7, assim como uma mutação para abrir quadro de leitura 8, cuja função ainda não é totalmente compreendido. Algumas evidências sugerem que esta cepa é mais transmissível, embora não pareça induzir sintomas mais graves ou diminuir a eficácia da vacina .
No entanto, outra estirpe de nota foi descrita recentemente no Japão pelo Instituto Nacional de Doenças Infecciosas, que teria chegado ao país do Brasil no 6 º de janeiro. É denominado B.1.1.248 e apresenta 12 mutações na proteína do pico, incluindo o N501Y mencionado anteriormente e uma troca de ácido glutâmico por lisina na posição 484 (E484K).
Essa mesma mutação também foi relatada em um membro distinto da mesma linhagem variante de B.1.1.248 no mesmo dia no Brasil, demonstrando a variabilidade mesmo dentro de linhagens apenas recentemente identificadas. A mutação E484K havia sido relatada anteriormente em uma linhagem diferente originária do Brasil já no verão de 2020 (B.1.1.28).
A aparente espontaneidade do desenvolvimento de algumas das principais mutações que foram discutidas aqui, N501Y e E484K, sugere que o vírus pode estar sofrendo pressões de seleção convergentes ao redor do globo, com as formas mais transmissíveis competindo melhor com seus primos.
Quais regiões do genoma SARS-CoV-2 sofrem mais mutação?
Um grande meta-estudo realizado por Koyama, Platt & Parida (2020) reuniu mais de 10.000 genomas SARS-CoV-2 em todo o mundo e os comparou para detectar as mutações mais comuns, identificando cerca de 6.000 variantes distintas.
O segmento do genoma mais divergente foi o ORF1ab, que é o maior na medida em que ocupa cerca de um terço do genoma. O ORF1ab é transcrito em um complexo multiproteico que é eventualmente clivado em várias proteínas não estruturais que estão envolvidas na transcrição. Algumas dessas proteínas são alvo dos medicamentos antivirais remdesivir e favipiravir, o que pode ser motivo de preocupação quanto ao desenvolvimento de uma cepa contra a qual esses medicamentos não têm efeito.
A segunda região mais diversa do genoma da SARS-CoV-2 é em torno da proteína spike, que deve permanecer amplamente conservada para interagir com a ACE2. Foi relatado que algumas mutações, como D364Y, aumentam a estabilidade estrutural da proteína do pico, aumentando sua afinidade pelo receptor. No entanto, a maioria provavelmente diminui a virulência do vírus a tal ponto que a linhagem morre rapidamente.
Referências
- Vignuzzi, M. & Andino, R. (2012) Fechando a lacuna: os desafios na convergência de estudos teóricos, computacionais, experimentais e da vida real na evolução de vírus. Current Opinion in Virology , 2 (5).
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1879625712001435?via=ihub
- Número de testes de coronavírus total e positivo (COVID-19) realizados nos Estados Unidos em 11 de janeiro de 2021, por estado (2021) Estatística .
- https://www.statista.com/statistics/1111716/covid19-us-positive-tests-by-state/
- Pereira, F. (2020) Evolutionary dynamics of the SARS-CoV-2 ORF8 acessório gene. Infection, Genetics and Evolution , 85.
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7467077/
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