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Biólogo e estudade de doutorado em Evolução do vírus HIV na USP. Community leader do ScienceBlogs Brasil e editor do Research Blogging em português.
Rainha Vermelha
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by Atila in Rainha Vermelha
Bactérias resistentes a antibióticos são um problema recente e crescente, principalmente em ambientes hospitalares. Originalmente, os genes que ajudam a degradar antibióticos e geram a tolerância estavam presentes nos microorganismos que produzem as moléculas que isolamos e utilizamos como remédios. Para contribuir com a resistência em bactérias de importância médica, estes genes precisam de alguma forma circular até elas.Um dos mecanismos mais conhecidos para transmissão genética em bactérias é a conjugação, a troca de fragmentos de DNA como plasmídeos entre bactérias, geralmente restrito a bactérias de mesma espécie. Já entre espécies distintas, quem poderia ajudar?Fagos. Recentemente, com o uso de técnicas de sequenciamento em larga escala, vírus que infectam bactérias e outros microorganimos se mostram cada vez mais capazes de carregar genes pelo mundo [pdf]. Talvez eles também contribuam para a dispersão de genes de resistência em meio ao tanto de DNA que carregam. Afinal, se são importantes para espalhar a fotossíntese pelo mar, por que não podem ser importantes também na medicina.Foi justamente o que três pesquisadores da Universidade de Barcelona testaram. Coletando água de rios e do esgoto, eles testaram a presença de genes de resistência em águas contaminadas com fezes humanas. As amostras foram filtradas, deixando de lado organismos celulares como bactérias e protozoários, e tratadas com DNase, uma enzima capaz de degradar qualquer DNA livre no ambiente. Assim, apenas o material genético presente dentro de vírus poderia ser amplificado. Os alvos escolhidos foram dois genes de β-lactamases, típicos de bactérias gram -, e o gene de proteína ligante de penicilina mecA, de gram +. Ambos ativos contra antibióticos da família da penicilina.Um dos genes de β-lactamase, o blaTEM ilustra bem a influência que os remédios que tomamos têm na transmissão de resistência através dos fagos presentes no intestino. Ele foi encontrado tanto em esgoto quanto em rios, mas sua concentração foi dez vezes maior no esgoto urbano. Algumas destas amostras inclusive tinham mais genes de resistência em fagos do que em bactérias (também testadas). O segundo gene de β-lactamase testado, blaCTX-M, também foi mais comum em esgoto do que em rios.Já o gene de gram +, o mecA, mostrou a importância de uma segunda fonte de genes de resistência. Embora fosse mais facilmente encontrado em bactérias do que dentro de fagos, sua concentração foi maior em algumas amostras de rio do que de esgoto. A conclusão dos autores dá o alerta: provavelmente se tratava de contaminação vinda de animais de criação, contaminados com bactérias e fagos portadores de genes de resistência por serem criados a base de antibióticos.O fato de genes de resistência serem encontrados em fagos não garante que eles seriam efetivamente transmitidos para bactérias. Isto depende dos vírus serem viáveis e encontrarem o hospedeiro apropriado, mas testes feitos com alguns dos fagos isolados mostraram que eles foram capazes de transformar bactérias sensíveis em resistentes à ampicilina em laboratório. O que reforça a importância que os fagos podem ter na transmissão da tolerância aos remédios, especialmente se considerarmos que podem ser mais estáveis do que as bactérias em manter o DNA no ambiente.Estes fagos bacterianos podem servir como uma biblioteca ambiental de genes, armazenando e transmitindo resistência, lançados nos esgotos pelos milhões de pessoas que consomem antibióticos diariamente, muitos dos quais talvez não precisassem deste tipo de remédio. Em um ritmo muito mais rápido do que somos capazes de desenvolver novos medicamentos. Como muitas consequências da tecnologia, somos vítimas do nosso próprio sucesso, ao desenvolver medicamentos fundamentais para a saúde moderna, ao mesmo tempo em que criam condições para que deixem de funcionar.Em tempo, apenas para ressaltar como isto pode se voltar contra a humanidade, vale lembrar da O104:H4. A toxina que ela produz, a verotoxina, foi trazida por um fago integrado ao seu genoma. Fago esse que começa a replicar quando a bactéria é exposta a antibióticos, explodindo a hospedeira e liberando a verotoxina no intestino. Motivo pelo qual antibióticos não são usados para combater a infecção por bactérias enterohemorrágicas. Os mesmos antibióticos que favoreceram o surgimento destas linhagens em animais de criação em primeiro lugar.Fonte:Colomer-Lluch, M., Jofre, J., & Muniesa, M. (2011). Antibiotic Resistance Genes in the Bacteriophage DNA Fraction of Environmental Samples PLoS ONE, 6 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0017549 Read the comments on this post...... Read more »
Colomer-Lluch, M., Jofre, J., & Muniesa, M. (2011) Antibiotic Resistance Genes in the Bacteriophage DNA Fraction of Environmental Samples. PLoS ONE, 6(3). DOI: 10.1371/journal.pone.0017549
by Atila Iamarino in Influenza A (H1N1) Blog – Português
Por uma série de motivos, o Influenza é um dos microorganismos mais temidos. Ebola, Marburg e outros despertam medo e curiosidade por serem tão letais, mas são bem menos transmissíveis e facilmente notados. Já o causador da gripe se espalha facilmente pelo ar, é transmitido antes mesmo de causar sintomas e explora reservatórios animais mais [...]... Read more »
Nabel, G., Wei, C., & Ledgerwood, J. (2011) Vaccinate for the next H2N2 pandemic now. Nature, 471(7337), 157-158. DOI: 10.1038/471157a
by Atila in Rainha Vermelha
Edmund Hillary Tenzing Norgay (sherpa), as primeiras pessoas a atingirem o topo do monte Everest. Fonte: Wikimedia Um mesmo problema encontrado pelas pessoas que vivem em locais de grande altitude: a falta de oxigênio. Já a solução, as adaptações evolutivas que contornam a falta de oxigênio são bastante diferentes entre as populações andinas e tibetanas. Um bom exemplo de como a seleção natural pode favorecer diferentes respostas para um mesmo problema. Quando vamos para lugares de grande altitude, 3, 4, 5 mil metros acima do nível do mar, desenvolvemos uma série de problemas. Conforme o ar vai ficando mais rarefeito, ele diminui a pressão e a quantidade de oxigênio que contém. Ou seja, respiramos menos ar e o ar que respiramos ainda tem menos pressão para dissolver o oxigênio no sangue. A 4 mil metros, por exemplo, o ar tem 60% do oxigênio em relação ao nível do mar. E para piorar, compensamos a falta de ar aumentando a frequência respiratória (ficamos ofegantes) e cardíaca (o coração dispara), gastando mais energia. Precisamos de mais oxigênio do que normalmente e temos bem menos disponível.Por causa disso, ir para lugares de grande altitude dá tonturas, dor-de-cabeça, falta de ar, náusea, e pode causar até embolia pulmonar ou hipertensão. Por isso quem joga em La Paz ou outros lugares altos precisa se aclimatar. Durante a aclimatação, o corpo a princípio reage aumentando a respiração e o batimento, e com o tempo produz mais glóbulos vermelhos, para transportar mais oxigênio. Este aumento dos glóbulos vermelhos pode deixar o sangue mais espesso e sobrecarregar o coração e vasos sanguíneos. Com a aclimatação, podemos nos adaptar mas nunca chegamos condições similares às do corpo ao nível do mar. Mesmo depois de um ano morando em um lugar desse (o que deve ser um inferno), nunca chegamos a consumir a mesma energia em repouso que consumimos no nível do mar (sempre mais) nem conseguimos transportar o máximo de oxigênio que precisamos durante um exercício.No entanto, existem grupos humanos que vivem nesses locais permanentemente. Chamados em inglês de highlanders (e têm bem mais do que um), os povos andinos aqui na América do Sul, tibetanos no Himalaia e etíopes na África conseguem viver em lugares entre 3,5 e 4,5 mil metros de altitude, chegando a quase 5 mil em alguns povoados. Diferentes de quem vive em lugares mais baixos, lowlanders, eles conseguem manter um metabolismo normal mesmo na falta de oxigênio. Gastam tão pouco quanto lowlanders gastam no nível do mar quando em repouso e conseguem o máximo de oxigênio quando precisam. Por isso que os sherpas se intitulam os carregadores de peso de elite do Everest, dando conta de até 100kg de equipamento enquanto os turistas mal dão conta de subir sem carga. [não perca esta foto]Lowlanders, mesmo nascidos e criados em lugares mais altos, não são capazes de manter esse metabolismo dos highlanders. E enquanto podemos compensar o frio com roupas e fogo, e usar outras tecnologias para contornar problemas de caça e afins, não existia tecnologia até bem recentemente capaz de resolver a falta de oxigênio, o que sugeriu que a adaptação desses povos é biológica. Eles evoluíram para ocupar os lugares mais altos. Mas evoluíram de maneiras diferentes em cada lugar.Os tibetanos por exemplo, estão o tempo todo ofegantes. Lowlanders depois de alguns dias de aclimatação voltam a respiração ao normal, enquanto tibetanos respiram mais vezes o tempo todo. Além disso, enquanto um lowlander aclimatado faz mais glóbulos vermelhos e mais hemoglobina para carregar oxigênio, tibetanos têm menos glóbulos vermelhos do que nós, e uma concentração de oxigênio no sangue menor. Por mais contraditório que possa parecer eles estão em permanente hipóxia. Em compensação, mantém os vasos sanguíneos dilatados e uma circulação do sangue maior, sem aumentar a pressão no pulmão (o que causaria embolia) e tem mais vasos sanguíneos nos músculos. As tibetanas têm inclusive um fluxo maior de sangue para o útero, levando mais oxigênio e nutrientes pro bebê, que nasce maior do que lowlanders.Já os andinos, respiram menos vezes por minuto do que tibetanos, o mesmo que lowlanders. Em compensação, produzem bem mais hemoglobina e glóbulos vermelhos, e têm uma pressão sanguínea no pulmão muito maior. Compensam a falta de oxigênio transportando maiores concetrações deste gás no sangue, ao invés de aumentar o fluxo como os tibetanos. As mães andinas mandam maiores quantidades de oxigênio para os bebês, que também crescem mais do que lowlanders, mas não tanto quanto tibetanos.É fácil entender como isso pode ter acontecido. Povos que foram viver em maiores altitudes estavam sujeitos aos mesmos problemas que estamos. Mas qualquer variabilidade de resposta que tivessem e melhorasse as condições poderia ser selecionada. Homens que conseguissem trabalhar mais, ou mulheres que conduziram mais oxigênio para o bebê teriam filhos mais saudáveis (e menos abortos, no caso das mulheres). Entre tibetanas foi mostrado que aquelas que tinham mais oxigênio no sangue tinham filhos maiores e estes sobreviviam mais do que os outros. O que acontece é que as soluções que foram selecionadas nos Andes não são as mesmas que foram selecionadas no Himalaia.Recentemente, com o barateamento das técnicas de sequenciamento genético, estão sendo feitos estudos para entender quais genes estão envolvidos nesta evolução em locais de grande altitude. No caso dos tibetanos, uma variante de gene envolvido na produção de glóbulos vermelhos que diminui a quantidade produzida têm uma diferença de 78% de frequência em relação à população han, os chineses mais próximos geneticamente. Ela foi tão selecionada que é tida como a variante com a maior mudança em uma população humana em um curto espaço de tempo. Algo tão drástico quanto a adaptação à digestão do leite em adultos no norte da Europa. É como se quem a tivesse aumentasse em muito as chances de sobreviver. Estas mesmas análises mostram que tibetanos e andinos seguiram caminhos bastante diferentes mas chegaram em um mesmo resultado. Os dois foram selecionados para manter o metabolismo em locais com menos oxigênio, mas a variabilidade que foi selecionada ocorreu de forma diferente. Os etíopes são menos estudados, mas pelo pouco que se sabe, seguiram um terceiro caminho diferente. Um mesmo problema, várias respostas. Sem nenhuma finalidade em mente, a seleção natural só pode favorecer uma ou outra alternativa dentro da diversidade existente.
Via Gene ExpressionFontes (a última é de acesso livre):... Read more »
Yi, X., Liang, Y., Huerta-Sanchez, E., Jin, X., Cuo, Z., Pool, J., Xu, X., Jiang, H., Vinckenbosch, N., Korneliussen, T.... (2010) Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude. Science, 329(5987), 75-78. DOI: 10.1126/science.1190371
Beall, C. (2007) Colloquium Papers: Two routes to functional adaptation: Tibetan and Andean high-altitude natives. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(suppl_1), 8655-8660. DOI: 10.1073/pnas.0701985104
by Atila in Rainha Vermelha
Fonte.Estamos em uma época onde o HIV já não é mais uma sentença de morte. Com o uso de uma série de antivirais ao mesmo tempo -- terapia chamada de HAART, highly active antiretroviral therapy -- e com o tratamento de possíveis doenças oportunistas, hoje é possível para o HIV positivo conviver com níveis indetectáveis do vírus durante anos. Já existem portadores tratados por mais de 20 anos. O que não quer dizer que estejam curados.Os antivirais são drogas caras e causam vários efeitos colaterais indesejados. Possuem efeitos colaterais sérios a longo prazo, interferindo por exemplo no metabolismo de açúcares e gordura. Mas assim que o tratamento é suspenso, o vírus reaparece. Isto acontece pois ele de integra ao genoma das células infectadas, e pode permanecer latente por um bom tempo. Na forma latente, a célula infectada não produz partículas virais e permanece invisível para o sistema imune. Por isso, o tratamento precisa ser contínuo para manter o vírus sob controle.Recentemente, foi anunciado o caso de Timothy Ray Brown, curado por conta de um transplante de medula. O que aconteceu por causa de uma decorrência comum da infecção pelo HIV. Em 2007, Timothy desenvolveu leucemia, tipo de câncer onde ocorre a divisão descontrolada de glóbulos brancos. O tratamento comum para leucemia é a destruição da medula óssea doente e substituição dela pela medula de um doador saudável. Como o alvo do HIV são justamente os linfócitos produzidos pela medula, os médicos encontraram uma compatível de um portador com uma mutação muito especial. O doador era homozigoto para a mutação CCR5-Δ32. Nome complicado para um princípio bastante simples. Para entrar na célula, o HIV precisa de uma proteína à qual se liga, a CD4, que por ele se ligar é chamada de receptor viral. Depois de se ligar a um receptor, ele precisa se ligar a outra proteína celular, chamada de co-receptor. Embora o receptor utilizado seja sempre a CD4, o co-receptor pode variar.Normalmente, o vírus utiliza uma proteína chamada CCR5. Parece ser a mais frequente nos órgãos sexuais, de maneira que as linhagens transmitidas utilizam o CCR5 como co-receptor. Após alguns anos de infecção, podem surgir vírus capazes de usar outros co-receptores, como a proteína CXCR4, que permitem que ele invada novas populações de células.Pessoas portadoras do gene CCR5-Δ32 produzem uma versão modificada da CCR5, que possui uma deleção de 32 aminoácidos desta proteína, daí o delta 32. Portadores homozigotos deste gene receberam as duas cópias que possuem, uma do pai e outra da mãe, com a mutação delta 32. Isso quer dizer que todas as proteínas CCR5 que produzem não possuem aqueles aminoácidos. Estes indivíduos não são infectados pelo HIV que utiliza esta proteína como co-receptor. Isto os torna praticamente imunes contra o vírus.Assim, antes da cirurgia, Timothy foi tratado com antivirais para diminuir ao máximo o número de partículas virais circulando em seu corpo. E ao receber o transplante de um paciente CCR5-Δ32, recebeu linfócitos não infectados que não poderiam ser atacados pelo vírus restante em seu organismo. Após o monitoramento de três anos, para garantir que não haviam reservatórios latentes que permitiriam o ressurgimento viral, ele foi declarado curado do HIV.Mas ainda estamos longe de uma cura universal, por uma série de motivos.Antes de tudo, o transplante de medula envolve matar todas as células medulares do receptor, e o uso de um doador compatível, uma vez que as novas células do sistema imune que serão produzidas podem reconhecer o corpo todo como estranho. Um tratamento arriscado e com sério risco de vida.Encontrar um doador CCR5-Δ32 compatível também não é tarefa fácil. Os portadores deste gene são frequentes na região da Europa, e o alelo não é encontrado em populações africanas, asiáticas e ameríndias. O que sugere um surgimento recente e a seleção por alguma doença, hipótese ainda em debate. Esta distribuição restrita dificulta bastante as chances de encontrar um doador compatível para grande parte dos portadores. Também já foi sugerida a retirada da medula de pacientes infectados para a modificação genética de seus linfócitos com inserção da mutação delta 32, técnica ainda muito distante da tecnologia atual.Há o problema dos co-receptores, embora o CCR5 seja o co-receptor mais usado, o vírus pode explorar outras proteínas. Existe inclusive linhagens de HIV chamadas de duplo-trópicas, capazes de utilizar tanto CCR5 quanto CXCR4, que podem se propagar em vários tipos de células.A latência viral é preocupante. O HIV é capaz de infectar inclusive células hematopoiéticas, células tronco produtoras de glóbulos branco localizadas na medula óssea e de longa vida, podendo servir de reservatório viral. Além de locais como o sistema nervoso, que uma vez infectados servem de santuários onde muitos antivirais não chegam, e podem manter populações virais mesmo durante o tratamento. Por isso a espera de anos para declarar Timothy curado.Por último, há o custo de um tratamento deste tipo. Em locais como o Brasil, onde o tratamento é distribuído gratuitamente, muita portadores convivem com o vírus contido por anos. Enquanto no continente mais atingido pelo HIV, a África, remédios anti-maláricos que custam poucos dólares não podem ser comprados. Quem dirá dispor de uma terapia que depende de instalações médicas avançadas e com um custo de milhares de dólares. Qualquer cura que envolva algo mais caro do que uma vacina dificilmente será implantado com sucesso em locais mais pobres.Atualmente, Timothy segue como uma prova de conceito. Seus resultados permitem a construção de novas abordagens, mostrando que é possível curar o vírus, mas ainda é um caso isolado, fruto de condições bastante específicas.Fontes:Richman, D., Margolis, D., Delaney, M., Greene, W., Hazuda, D., & Pomerantz, R. (2009). The Challenge of Finding a Cure for HIV Infection Science, 323 (5919), 1304-1307 DOI: 10.1126/science.1165706Samson, M., Libert, F., Doranz, B., Rucker, J., Liesnard, C., Farber, C., Saragosti, S., Lapouméroulie, C., Cognaux, J., Forceille, C., Muyldermans, G., Verhofstede, C., Burtonboy, G., Georges, M., Imai, T., Rana, S., Yi, Y., Smyth, R., Collman, R., Doms, R., Vassart, G., & Parmentier, M. (1996). Resistance to HIV-1 infection in Caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR-5 chemokine receptor gene ... Read more »
Richman, D., Margolis, D., Delaney, M., Greene, W., Hazuda, D., & Pomerantz, R. (2009) The Challenge of Finding a Cure for HIV Infection. Science, 323(5919), 1304-1307. DOI: 10.1126/science.1165706
Samson, M., Libert, F., Doranz, B., Rucker, J., Liesnard, C., Farber, C., Saragosti, S., Lapouméroulie, C., Cognaux, J., Forceille, C.... (1996) Resistance to HIV-1 infection in Caucasian individuals bearing mutant alleles of the CCR-5 chemokine receptor gene. Nature, 382(6593), 722-725. DOI: 10.1038/382722a0
by Atila in Rainha Vermelha
fonte: WikimediaApesar de ter apenas um nome, dengue, esta doença é causada por quatro sorotipos diferentes do vírus da dengue. No Brasil, circulam os sorotipos 1, 2 e 3. Cada sorotipo varia geneticamente entre 30 e 35% em relação aos outros, suficiente para que a imunidade gerada contra um deles não proteja contra os demais. Um paciente infectado pelo sorotipo 1 não está protegido da infecção pelo sorotipo 2, por exemplo. E justamente nesta infecção secundária ocorre a maior parte dos casos de dengue hemorrágica.Na dengue hemorrágica, além das dores no corpo, dores de cabeça, enjôo e vômito da dengue comum, há uma complicação bem mais séria. Manchas e sangramento pelo corpo, pelo nariz, olhos, boca, queda de pressão e um risco de morte muito maior. E até hoje não se sabe ao certo o que desencadeia a forma hemorrágica da doença.Mas o estudo da resposta imune contra o vírus parece indicar o caminho. O principal alvo de ataque do sistema imune é a parte externa do vírus, o chamado envelope. Uma camada de lipídios que ele carrega da célula que contém dois tipos de proteínas. A proteína E, de envelope, que faz o reconhecimento da célula a ser invadida e M, uma proteína produzida na forma de prM que ajuda na formação da partícula viral, e também protege a proteína E durante o amadurecimento do vírion (outro nome para a partícula viral).Ao isolar linfócitos B produtores de anticorpos contra o vírus da dengue de pacientes infectados, pesquisadores londrinos e tailandeses perceberam que a maioria deles reagia contra a proteína M (60%). A outra parte contra a proteína E. E estes anticorpos foram capazes de reconhecer e atacar os 4 sorotipos virais, principalmente os anticorpos anti-prM. Porém, por mais que os anti-prM reconheçam uma grande variedade de vírus, eles não são neutralizadores. Ou seja, mesmo quando atacados por anti-prM, as partículas virais ainda são capazes de infectar novas células e se replicar.Pior ainda, estes anticorpos que não neutralizam o vírus ainda recrutam células do sistema imune que normalmente eliminariam um invasor, como macrófagos e monócitos. Mas é justamente nelas que o vírus da dengue se replica. Tudo indica que o vírus precisa de poucas unidades de prM para ser infeccioso, mesmo depois de atacado por anticorpos. Aliás, os testes realizados no trabalho que mediu estas propriedades, vírions que contém muitas partículas de prM se tornaram mais infectivos sob ação de anti-prM, que deve equilibrar a proporção desta proteína em relação à proteína E, além de atrair mais células que serão invadidas.Para o vírus da dengue os anticorpos podem servir de promotores da infecção, falhando em neutralizá-lo e favorecendo a invasão de células imunes, onde ele pode se replicar muito mais efetivamente e circular pelo corpo sem ser notado. Desta forma, a resposta incompleta de uma infecção anterior pode promover o espalhamento generalizado do vírus e a forma mais grave doença, favorecendo a dengue hemorrágica.Este fator deve ser levado em conta inclusive no desenvolvimento de vacinas. Vacinas baseadas em formas atenuadas ou inativadas do vírus que contenham a proteína prM podem promover a resposta imune incompleta que favorece o agravamento da doença.Quanto ao Brasil, nossa perspectiva não é nada boa. Já no meio do mês de outrubro, tivemos quase um milhão de casos de dengue registrados, praticamente o dobro de 2009. E ainda não entramos no período de chuvas do próximo verão. Ah, e para melhorar, talvez tenhamos em breve um novo sorotipo circulando por aqui, o sorotipo 4, que já foi detectado em Manaus e cada vez mais frequentemente na América Central, e está especialmente relacionado com a ocorrência de dengue hemorrágica. Fonte:
Dejnirattisai, W., Jumnainsong, A., Onsirisakul, N., Fitton, P., Vasanawathana, S., Limpitikul, W., Puttikhunt, C., Edwards, C., Duangchinda, T., Supasa, S., Chawansuntati, K., Malasit, P., Mongkolsapaya, J., & Screaton, G. (2010). Cross-Reacting Antibodies Enhance Dengue Virus Infection in Humans Science, 328 (5979), 745-748 DOI: 10.1126/science.1185181 Read the comments on this post...... Read more »
Dejnirattisai, W., Jumnainsong, A., Onsirisakul, N., Fitton, P., Vasanawathana, S., Limpitikul, W., Puttikhunt, C., Edwards, C., Duangchinda, T., Supasa, S.... (2010) Cross-Reacting Antibodies Enhance Dengue Virus Infection in Humans. Science, 328(5979), 745-748. DOI: 10.1126/science.1185181
by Atila in Rainha Vermelha
Imagine que você tem um recado que precisa ser lido de qualquer forma pelo seu alvo, e levado ao pé da letra. E para piorar, o número de letras que pode usar é super restrito. Como transmitir mais informação do que o recado em si?
Estrutura do genoma do HIV ©Nature 2009, referência ao finalEste é o desafio que o HIV encontra. Para dominar o metabolismo da célula e comandar a produção de mais vírus, ele precisa produzir uma grande molécula de RNa que será lida pelo ribossomo e dará origem às proteínas virais. Mas sua taxa de mutação limita muito o tamanho de seu genoma.Por depender da transcriptase reversa para transformar seu genoma de RNA no DNA que será incorporado no núcleo da célula infectada, o vírus da imunodeficiência humana sofre uma quantidade absurda de mutações. Nossa DNA polimerase erra mais ou menos uma base a cada 10 mil que incorpora no DNA e é capaz de voltar atrás e corrigir seu erro, deixando apenas um erro a cada 100 milhões a 10 bilhões. Já a polimerase de DNA do HIV, que usa o genoma de RNA dele como base, não só não possui reparo de erros, como ainda pode incorporar mais erros do que a nossa, entre um a cada 10 mil e um a cada mil. Um milhão de vezes mais do que nós.É graças a essa taxa de mutação enorme que o HIV consegue escapar de antivirais e de nosso sistema imune. Mas ela impõe uma restrição muito forte. Quanto maior a quantidade de mutações que um genoma acumula, menos informação ele pode guardar de maneira confiável. Genomas grandes que sofrem muitas mutações perdem genes importantes e seus portadores são deixados de lado pela evolução. Daí a relação forte entre tamanho de genoma e taxa de mutação.O HIV, por ser um vírus de RNA, está entre aqueles que não podem ter um genoma maior do que alguns milhares de bases. O maior vírus de RNA conhecido possui um genoma de 30 mil bases, contra bilhões de bases em organismos com DNA. O que quer dizer que o HIV possui pouco mais de 9 mil e quinhentas bases em seu genoma para escrever os comandos de invasão da célula e replicação. Isto envolve entre outras coisas controlar o ciclo celular, despistar o sistema imune, sequestrar as funções celulares e produzir novas partículas virais.E uma maneira impressionante que ele tem de condensar a informação e aumentar a eficiência com que ela é entendida pela célula é controlar o formato do seu genoma.Depois de invadir a célula e se integrar ao nosso genoma, o próximo passo do HIV é produzir uma enorme molécula de RNA mensageiro que será lida pelo ribossomo celular para sintetizar as proteínas virais. E este RNA mensageiro possui, além da informação codificada destas proteínas, uma estrutura que permite que elas sejam feitas da melhor forma.Diferente da monotonia do DNA, que adota quase que exclusivamente o formato de dupla fita, o RNA é muito mais versátil. Parte desta capacidade de mudar seu formato vem da formação de trechos de dupla fita em que uma parte da molécula interage com outra complementar. Estas ligações podem ser medidas pelas técnica SHAPE, de "Selective 2'-Hydroxyl Acylation analyzed by Primer Extension", nome complicado para uma técnica que consiste em marcar o RNA com uma molécula que reconhece apenas bases que não formam dupla fita, e depois sequenciá-las para ver onde ocorrem.Seguindo esta técnica, é possível mapear regiões onde provavelmente ocorre uma dupla fita de RNA, e modelar a estrutura que ele vai adotar de acordo com estes pontos. E o significado desta estrutura pode ser surpreendente.Quanto mais baixo o valor do gráfico em azul, maiores as chances daquela região apresentar uma ligação, e os menores valores correspondem ao final de cada proteína de seu genoma.©Nature 2009, referência ao finalCom uma série de grampos formados por duplas hélices e longas regiões sem ligação, o RNA mensageiro do HIV forma um verdadeiro trilho de montanha russa por onde o ribossomo vai correr, com paradas planejadas em pontos estratégicos. Com o arranjo de fita simples, dobras e fitas duplas, o vírus pode determinar como o ribossomo vai percorrer cada ponto de seu genoma. As regiões livres são facilmente lidas, enquanto grampos formados por fitas duplas retém o ribossomo por um período mais longo.Quando uma proteína está sendo sintetizada, precisa adotar dentre as inúmeras possibilidades o dobramento que dá a ela o funcionamento adequado. Uma dobra para o lado errado e ela pode nunca funcionar, ou funcionar do modo errado, como o príon. Assim, ao final de cada proteína em seu genoma, há um grampo de RNA que garante uma pausa do ribossomo para que haja o dobramento correto.O peptídeo sinal (EPA) fica de fora do ribossomo antes da pausa feita pelo grampo ©Nature 2009, referência ao finalOutra diferença é quem vai lidar com a proteína sendo sintetizada. Grande parte das proteínas que o HIV produz ficam circulando no próprio citoplasma, então podem ser sintetizadas diretamente. Já as proteínas do envelope ficam localizadas do lado de fora do vírus, e já precisam estar presentes na membrana celular para que os novos vírus que brotarem as levem. Também precisam estar ligadas à açúcares (glicosiladas), imitando nossas proteínas e escondendo-se da ação dos anticorpos. E quem comanda a exoportação e glicosilação de proteínas é o retículo endoplasmático e o complexo golgiense.Mas isto não é problema para o HIV. Sua proteína de envelope possui um sinal de exportação que faz com que ela seja direcionada ao retículo endoplasmático quando sintetizada. E a região imediatamente após o sinal de reconhecimento do retículo e antes da proteína de envelop possui um grande grampo que segura a tradução do ribossomo pelo tempo suficiente para que o peptídeo sinal, que fica pendurado para fora do ribossomo, seja recebido e direcionado.
Aqui o grampo que fica logo após a sequência escorregadia ©Nature 2009, referência ao finalTambém há a compactação de mensagens. Para fazer caber duas mensagens em um trecho só, o HIV sobreescreve uma mensagem com outra, utilizando as mesmas bases, mas de maneira que elas precisam ser lidas em outra ordem. Fazendo um ótimo uso do sistema de código genético, uma mesma mensagem pode ser lida pulando uma base, como se a seguinte frase fizesse sentido das duas formas (não tenho essa competência): meu tio não deu seu boi pro avô / eut ion ãod eus eub oip roa vos.Quem precisa ler o mensageiro de uma forma ou de outra é o ribossomo. E para fazer ele mudar a ordem de leitura, o RNA do HIV possui uma sequência escorregadia antes da mensagem dupla, a sequência de bases auuuuuu, que permite a ligação do ribossomo em diferentes posições. É mais ou menos como tentar digitar no caixa eletrônico aquelas sequências enormes de zeros, sempre pulo um dos malditos e erro o código. E para facilitar essa troca, o vírus monta grampos que retardam o ribossomo ao passar por esta região.Em muitos pontos onde grampos são necessários, as sequências em ambas as fitas que se ligam precisam se manter conservadas para que ainda sejam compatíveis, e de fato o são. O que ajudou a explicar muitas regiões conservadas no genoma do vírus para as quais não se sabia o motivo. Ao mesmo tempo, regiões sob constante pressão para variar, como posições que originam aminoácidos reconhecidos pelo sistema imune, são mantidas distantes e sem ligações, livres para variar (os círculos na primeira figura).Toda esta sinalização feita pela estrutura do seu genoma acrescenta uma nova camada de complexidade à informação do HIV, tão importante quanto o código que o mensageiro traz é o formato que ele adota. Com a descoberta de regiões estruturalmente importantes, surgem novos alvos de ataque ao vírus, regiões que agora sabemos que estão mais restritas à... Read more »
Watts, J., Dang, K., Gorelick, R., Leonard, C., Bess Jr, J., Swanstrom, R., Burch, C., & Weeks, K. (2009) Architecture and secondary structure of an entire HIV-1 RNA genome. Nature, 460(7256), 711-716. DOI: 10.1038/nature08237
by Atila Iamarino in Influenza A (H1N1) Blog – English
After more than a year of the Influenza A H1N1 episode, the virus is still being monitored all over the world, both the flu cases and genetics diversity of the virus. Following up the genetic diversity helps to understand if the vaccine is still efficient and helps identifying the possible appearance of new strains.
In Hong [...]... Read more »
Vijaykrishna, D., Poon, L., Zhu, H., Ma, S., Li, O., Cheung, C., Smith, G., Peiris, J., & Guan, Y. (2010) Reassortment of Pandemic H1N1/2009 Influenza A Virus in Swine. Science, 328(5985), 1529-1529. DOI: 10.1126/science.1189132
by Atila Iamarino in Gripe por A (H1N1) Blog
Pasado más de un año del surto de Influenza A H1N1, el virus continua siendo monitoreado alrededor del mundo, tanto los casos de gripe cuanto la diversidad genética del virus. Acompañar la diversidad genética ayuda a entender si la vacuna aún es eficaz y el posible surgimiento de nuevas linajes.
En Hong Kong, local con un [...]... Read more »
Vijaykrishna, D., Poon, L., Zhu, H., Ma, S., Li, O., Cheung, C., Smith, G., Peiris, J., & Guan, Y. (2010) Reassortment of Pandemic H1N1/2009 Influenza A Virus in Swine. Science, 328(5985), 1529-1529. DOI: 10.1126/science.1189132
by Atila Iamarino in Gripe por A (H1N1) Blog
Pasado más de un año desde los primeros casos de Influenza A H1N1 en México, tuvimos más de 18000 defunciones con diagnóstico confirmado en laboratorio y reportado a la OMS. Seguramente una estimativa inferior al número total de casos.
De los casos confirmados, la mortalidad promedio fue de 0,5%, cerca de la gripe estacional. Los valores [...]... Read more »
Writing Committee of the WHO Consultation on Clinical Aspects of Pandemic (H1N1) 2009 Influenza, Bautista E, Chotpitayasunondh T, Gao Z, Harper SA, Shaw M, Uyeki TM, Zaki SR, Hayden FG, Hui DS.... (2010) Clinical aspects of pandemic 2009 influenza A (H1N1) virus infection. The New England journal of medicine, 362(18), 1708-19. PMID: 20445182
by Atila Iamarino in Influenza A (H1N1) Blog – English
A year has passed since the first cases of Influenza A H1N1 in Mexico, we had over 18000 deaths confirmed by lab diagnosis and reported to WHO. Surely an underestimate of the total number of cases.
The average mortality was of 0.5% of the confirmed cases, close to the seasonal flu. The mortality values varied a [...]... Read more »
Writing Committee of the WHO Consultation on Clinical Aspects of Pandemic (H1N1) 2009 Influenza, Bautista E, Chotpitayasunondh T, Gao Z, Harper SA, Shaw M, Uyeki TM, Zaki SR, Hayden FG, Hui DS.... (2010) Clinical aspects of pandemic 2009 influenza A (H1N1) virus infection. The New England journal of medicine, 362(18), 1708-19. PMID: 20445182
by Atila in Rainha Vermelha
Estamos acostumados a nos preocupar com doenças que podem saltar de outros animais para humanos, como SARS, Ebola e gripe aviária, as zoonoses. Mas quem disse que o único caminho é um vírus saltar para humanos? Por que não mandamos doenças de volta?fonte: WikimediaO vírus da vaccinia é nosso "companheiro" de longa data. Ele foi o vírus isolado de vacas por Edward Jenner em 1976 para fazer a vacinação contra seu "primo", o vírus da varíola, um dos primeiros passos para o desenvolvimento da vacina moderna. Ao contrário de outras doenças onde são utilizados vírus inativados ou atenuados, o vaccinia é usado diretamente, por saltar da vaca (na verdade, ele talvez tenha vindo do cavalo, tudo indica que a linhagem original foi perdida) e não causar uma infecção grave em humanos.Mas, tudo indica que ele saltou de volta para o gado aqui no Brasil. O fato de ele ter sido cultivado para o desenvolvimento de vacinas não quer dizer que ele tenha perdido a capacidade de infectar outros mamíferos. E pelo menos desde 1999, o vaccinia vem causando infecções em trabalhadores rurais e no gado no interior do Sudeste, em locais como Araçatuba. Ele causa febre, mal estar e lesões bem características na mão, braços e face, pelo contato durante a ordenha. O isolamento do vírus de tratadores, do gado e mesmo de ratos nos mesmos locais indicam que o vírus está circulando e sendo transmitido ativamente. E pelo visto foi muito mais além.O grupo do Laboratório de Vírus (UFMG) coordenado pela professora Erna Kroon tem estudado estes casos. Buscando saber se animais silvestres poderiam estar fazendo a ligação entre casos distantes e em períodos distintos, eles vêm testando animais coletados em vários pontos. Um destes locais região de inundação da hidroelétrica de Lajeado (TO), entre os anos de 2001 e 2002. Dos 344 mamíferos testados estão tamanduás, gambás, tatus, macacos e outros. Todos animais silvestres, sem contato prévio com humanos ou com animais de criação. Mesmo a mais de 1400 quilômetros das últimas amostras positivas publicadas, metade dos gibões (Alouatta caraya) e um quarto dos macacos capuchinhos testados tinham anticorpos contra o vaccinia. Até alguns quatis tinham anticorpos. O DNA viral foi recuperado de 18 amostras de macacos, com sequências que os identificam como vaccinia.Segundo Jônatas Abraão, primeiro autor do artigo que ainda fez a gentileza de me responder algumas perguntas, os vírus mais próximos do vaccinnia, o vírus da varíola do macaco, originário da África, e o vírus da varíola bovina, originário da Europa, já foram encontrados circulando em roedores e macacos no ambiente silverstre e próximos de zonas urbanas.Tudo indica que os casos detectados no Sudeste não são casos isolados, apenas os poucos notificados. Segundo Jônatas, "O fato dos surtos terem sido notificados inicialmente no sudeste não significa que o vírus não circulava em outras regiões do país. A região sudeste é a grande bacia leiteira do Brasil, e por isso os casos chamam mais atenção dos órgãos de vigilância. Depois que a doença ganhou alguma repercussão no sudeste, surtos de vaccínia bovina já foram notificados em Rondônia, Maranhão, Mato Grosso, Goiás, Pernambuco, e no Tocantins (estado onde o nosso estudo foi feito). Acreditamos que hoje a doença ainda é subnotificada."O que torna o apelo sanitário ainda maior. O Jônatas ainda me disse que casos de vaccinia em roedores já são conhecidos em Belém desde pelo menos a década de 1960. É improvável que o vírus cause algo parecido com a varíola, mas ainda é uma doença infecciosa e preocupante principalmente em imunodeprimidos, como transplantados, que por não poderem combater tão facilmente infecções sofrem sintomas muito mais severos e podem até morrer. E tudo indica que ele já está bem distribuído pelo país. Fonte:
Abrahao, J. (2010). Vaccinia Virus Infection in Monkeys, Brazilian Amazon Emerging Infectious Diseases DOI: 10.3201/eid1606.091187 Read the comments on this post...... Read more »
Abrahao, J. (2010) Vaccinia Virus Infection in Monkeys, Brazilian Amazon. Emerging Infectious Diseases. DOI: 10.3201/eid1606.091187
by Atila in Rainha Vermelha
Os insetos assassinos (assassin bugs) são membros da ordem dos percevejos (Hemiptera) com uma habilidade muito interessante. São predadores pacientes, que esperam as presas e sugam os fluídos delas através do canudão (nome científico do rostro), o aparelho bucal elongado que pode injetar uma saliva venenosa que paralisa e dissolve os tecidos de sua presa. Alguns são famosos por conta do veneno, e possuem ferroadas que podem doer bastante e deixar cicatrizes bem feias. O barbeiro é um tipo de inseto assassino hematófago, que para sugar sangue possui uma saliva anestésica, e ao picar pessoas e defecar pode transmitir a Doença de Chagas. Com um estilo de caça que lembra bastante as aranhas, são um bom exemplo de convergência evolutiva (nome popular para a falta de criatividade do Criador). Acompanhem algumas fotos, fatos e vídeos destas celebridades destes insetos curiosos:Os pêlos e espinhos©cotinis
Uma das formas de segurar a presa com firmeza por tempo suficiente para introduzir o rostro e injetar o veneno são os espinhos que os insetos assassinos possuem nas patas dianteiras, que usam para agarrar as vítimas. Como a ninfa (estado juvenil) acima.©myrioramaAtaque sorrateiro©MemaNHComo forma de se aproximar da vítima, ou melhor, de deixar a vítima se aproximar, existem vários comportamentos. O assassino mascarado (Reduvius personatus), por exemplo, possui pequenos pêlos no corpo que coletam todo tipo de sujeira por onde passa, de maneira que assume rapidamente as cores de fundo do ambiente onde está (a não ser que algum fotógrafo coloque uma folha sulfite embaixo).Já o assassino de pernas penosas (este com um nome não tão imponente) vai mais além. Ele possui estas cerdas nas patas traseiras que usa para acenar e atrair formigar para perto de si. Quando elas se aproximam, ele libera um cheiro extremamente atraente que elas começam a buscar. E as glândulas que emitem este hormônio se localizam sob o seu abdome, posição estratégica para que elas busquem a fonte e fiquem no ponto mais vulnerável para serem atacadas pelo rostro. Cenas do incrível Life in the Undergrowth.©cotinisPor fim, o Stenolemus lanipes, que tem estas longas patas por um bom motivo. Ele é um predador de aranhas, e costuma andar pelas teias tateando em busca das presas, que atrai imitando um bicho preso. Quando a aranha se aproxima, ele usa as patas da frente para prendê-la e crava o rostro, injetando seu veneno. Após uma breve crise existencial e uma mais breve ainda ponderação sobre as ironias da vida, a aranha paralisada vira refeição.Mais fotos e as fontes abaixo.©graftedno1
©taryn_*
©cotinis
©e_monk
Fontes:
Weirauch, C., & Cassis, G. (2006). ATTRACTING ANTS: THE TRICHOME AND NOVEL GLANDULAR AREAS ON THE STERNUM OF PTILOCNEMUS LEMUR (HETEROPTERA: REDUVIIDAE: HOLOPTILINAE) Journal of the New York Entomological Society, 114 (1 & 2), 28-37 DOI: 10.1664/0028-7199(2006)114[28:AATTAN]2.0.CO;2 ... Read more »
Weirauch, C., & Cassis, G. (2006) ATTRACTING ANTS: THE TRICHOME AND NOVEL GLANDULAR AREAS ON THE STERNUM OF PTILOCNEMUS LEMUR (HETEROPTERA: REDUVIIDAE: HOLOPTILINAE). Journal of the New York Entomological Society, 114(1 ), 28-37. DOI: 10.1664/0028-7199(2006)114[28:AATTAN]2.0.CO;2
Wignall, A., & Taylor, P. (2008) Biology and life history of the araneophagic assassin bug Stenolemus bituberus including a morphometric analysis of the instars (Heteroptera, Reduviidae). Journal of Natural History, 42(1), 59-76. DOI: 10.1080/00222930701825150
by Atila in Rainha Vermelha
A lesma-do-mar Elysia chlorotica é famosa por sua associação com cloroplastos roubados da algas que come. Muitas lesmas deste gênero são capazes de preservar os cloroplastos das algas das quais se alimentam e mantê-los em células especializadas que contiuam recebendo luz solar e fazendo fotossíntese, agora para a nova hospedeira. Um processo chamado de cleptoplastia, ou roubo de organela.
A Elysia chlorotica é especial em relação ao roubo de cloroplastos por ser capaz de mantê-los ativos por meses, sem precisar se alimentar até a época de colocarem ovos e morrerem, uma duração completamente inexperada. Cloroplastos, assim como nossas mitocôndrias, são organelas (estruturas celulares) que se originaram de bactérias incorporadas que passaram a interagir com as células hospedeiras. Neste processo de interação, perderam muitos genes que tiveram as funções suplementadas pelos hospedeiros.
Os cloroplastos dependem de uma série de proteínas que devem ser produzidas pelo núcleo e ribossomos da célula em que se encontram. Isso explica por que a maioria dos cloroplastos dentro de lesmas-do-mar perecem após alguns dias dentro delas. O que levantou a questão de como a E. chlorotica é capaz de mantê-los por meses. E a busca por genes dentro do genoma da lesma levou à descoberta de genes da alga da qual ela se alimenta incorporados que ajudam a manter o cloroplasto ativo.
Ou seja, além de roubar os cloroplastos de sua comida, ela foi capaz de incorporar os genes necessários para mantê-los funcionando posteriormente. Mas se ácidos nucleícos são digeridos, como estes genes foram parar dentro de seu núcleo? Tudo bem que cloroplastos preservados e funcionais já são uma dica de que a digestão dela não é das mais comuns.
A resposta vei com a investigação de um outro fenômeno bastante interessante. O ciclo de vida desta lesma-do-mar é anual. Com o aquecimento da água que indica o fim do inverno, ela faz a postura dos ovos e morre. E em todas as lesmas que morrem, observam-se partículas virais em suas células. Mesmo em animais mantidos exclusivamente em aquário, sem contato com a geração anterior, que já morreu, nem com o ambiente em que estavam, o que impede o contato com um vírus ambiental. Mesmo quando a E. chlorotica é mantida artificialmente em temperatura baixa por mais tempo, e não põe ovos, ela morre um pouco mais tarde cheia de partículas virais, sugerindo uma regulação do seu ciclo de vida. E a origem deste vírus é interna.
Trata-se de um retrovírus, um vírus capaz de transformar seu material genético, o RNA, em DNA, processo inverso do que normalmente fazemos. Este retrovírus está integrado ao genoma da lesma, o que explica sua presença constante. Agora a parte mais interessante, as particulas virais que ele produz são encontradas tanto no núcleo celular quanto no compartimento do cloroplasto. Exato, um vírus capaz de transformar RNA em DNA e integrar-se ao genoma do hospedeiro está em contato com o cloroplasto recém adquirido e com o núcleo das células da lesma. O que torna tentador especular que, além de comandar o ciclo de vida da hospedeira, ainda deu a ela a capacidade de produzir a própria energia e manter uma nova estrutura em suas células. Não só vírus são capazes de interagir com o hospedeiro além de doenças, como são capazes de promover grandes inovações.Fonte: Rohwer F, & Thurber RV (2009). Viruses manipulate the marine environment. Nature, 459 (7244), 207-12 PMID: 19444207 Read the comments on this post...... Read more »
Rohwer F, & Thurber RV. (2009) Viruses manipulate the marine environment. Nature, 459(7244), 207-12. PMID: 19444207
by Atila in Rainha Vermelha
E no episódio especial da corrida evolutiva Rainha Vermelha de hoje, por que uma de nossas proteínas do sistema imune não ataca o HIV.
Fonte: bored & extremely dangerous
Imunidade inata
Em 2004, testando os genes de macaco reso para descobrir qual deles impedia o HIV de se replicar nas células deste macaco, uma vez que ele consegue infectá-las mas seu ciclo é interrompido, um grupo de pesquisa americano encontrou a responsável por isso: a proteína TRIM5α. Logo se descobriu que ela faz parte da família TRIM5, formada por várias proteínas envolvidas na chamada imunidade inata.
Imunidade inata recebe esse nome para constrastá-la com a imunidade adquirida. A imunidade adquirida depende da infecção acontecer, para que possamos produzir anticorpos contra quem a causou, como induzimos com a vacina. Já a imunidade inata independe de uma infecção prévia, e ataca o patógeno logo no início da infecção.
A TRIM5α por exemplo, se liga a uma proteína do capsídeo do HIV (a capa de proteínas que protege o material genético) e induz o desempacotamento precoce do vírus dentro da célula, o que acaba com o ciclo dele.
Assim, a TRIM5α age no momento da entrada do vírus, e muito mais rapidamente do que a imunidade adquirida. Ao passo em que quando os anticorpos começam a ser produzidos, o HIV já mutou o suficiente para não ser tão bem reconhecido. Por outro lado, os anticorpos estão sendo renovados e mutados o tempo todo, de maneira que podem reconhecer novos patógenos e melhorar o reconhecimento de antigos, enquanto as proteínas TRIM5 variam apenas entre indivíduos.
O que nos leva à pergunta: se nós também temos TRIM5α, por que não conseguimos bloquear o HIV?
Nosso passado nos condena
Não é apenas o macaco reso que consegue impedir o ciclo do HIV. Muitos macacos do Velho Mundo (primatas como o babuíno e o orangotango) o fazem. E comaparando as TRIM5α de outros primatas com a nossa, descobriu-se que um aminoácido era responsável por essa diferença, apenas um dos tijolos que compõe esta proteína. Enquanto humanos e chimpanzés possuem um aminoácido positivamente carregado na posição 332, a arginina, os macacos do Velho Mundo possuem aminoácidos neutros. Basta mutar nossa TRIM5α e trocar a arginina 332 por um aminoácido neutro para bloquear o ciclo do HIV.
Em compensação, conseguimos bloquear muito bem um outro retrovírus já extinto. - Quando um retrovírus infecta o hospedeiro, em algum momento de seu ciclo o material genético é transformado de RNA para DNA (a retrotranscrição, daí o seu nome) e ele é integrado ao genoma. De dentro do genoma do hospedeiro novos RNAs virais são produzidos. Em algumas ocasiões, um retrovírus pode ser integrado ao genoma de uma célula progenitora, um espermatozóide ou um óvulo, e ele acaba presente em todas as células do embrião. Nós temos vários destes retrovírus integrados em nosso genoma, são os chamados retrovírus endógenos.
Curiosamente, não temos o PtERV1. Seu nome vem do hospedeiro onde ele está integrado, o chimpanzé (Pan troglodytes), Pan troglodytes Endogenous Retrovirus 1. Ele também está no genoma do gorila, e a diversidade genética que ele apresenta indica que circulou há 3 ou 4 milhões de anos atrás, bem depois da separação dos humanos. Ou seja, ele infectou ativamente e se integrou ao genoma de chimpanzés e gorilas, mas não infectou os humanos que compartilhavam o mesmo ambiente naquele período. E uma possível causa é nossa TRIM5α.
Reconstituindo o capsídeo do PtERV1 e colocando-o em um outro vírus, descobrimos que nossa TRIM5α é muito eficiente em bloqueá-lo. E ao testar outras TRIM5α de primatas, ficou claro que nenhuma delas era capaz de impedir o PtERV1 e o HIV ao mesmo tempo. Ou a TRIM5α ataca bem um, ou outro (algumas vezes nenhum dos dois, mas nunca ambos). Pode ser que nunca tenhamos entrado em contato com o retrovírus de chimpanzés, mas é bastante tentador assumir que nossa imunidade inata foi capaz de detê-lo.
E talvez o HIV seja o preço que temos que pagar pelo sucesso do passado. Tudo indica que o HIV mudou seu capsídeo de forma que não é mais reconhecido por nossa TRIM5α. Mudamos nossas proteínas para atacar os retrovírus, mas eles também são capazes de mutar para evitá-las. Aliás, os retrovírus estão presentes em quase todos os primatas, e deixaram suas marcas na família TRIM5, mutações, deleções, inserções, aumento ou diminuição do número de cópias delas no genoma, e mais uma série de mecanismos geradores de diversidade. A assinatura que esperamos de uma competição evolutiva.
Infelizmente, na competição evolutiva da Rainha Vermelha, o sucesso de um hospedeiro em atacar seu patógeno dá margem para que um novo patógeno seja selecionado. Nesta dinâmica, estamos o tempo todo mudando para continuarmos atrasados, já que a evolução atua sobre o passado, e não pode prever o futuro. Assim, atualmente somos muito bem preparados para combater um retrovírus de milhões de anos atrás, e lidamos muito mal com outro de uma centena de anos.
Perpectivas
A descoberta da TRIM5α e da sua afinidade abre espaço para uma outra forma de atacar o HIV. Talvez, induzir a produção de uma nova TRIM5α capaz de recolhecê-lo, ou mutar a nossa TRIM5α para isso possa ser uma alternativa. Embora modificar geneticamente um paciente ainda seja algo bastante controverso. E não podemos esquecer que estamos em uma competição evolutiva, onde o parasita sempre pode inovar também.
Fontes:Kaiser SM, Malik HS, & Emerman M (2007). Restriction of an extinct retrovirus by the human TRIM5alpha antiviral protein. Science (New York, N.Y.), 316 (5832), 1756-8 PMID: 17588933 Johnson, W., & Sawyer, S. (2009). Molecular evolution of the antiretroviral TRIM5 gene Immunogenetics, 61 (3), 163-176 DOI: 10.1007/s00251-009-0358-y
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Kaiser SM, Malik HS, & Emerman M. (2007) Restriction of an extinct retrovirus by the human TRIM5alpha antiviral protein. Science (New York, N.Y.), 316(5832), 1756-8. PMID: 17588933
Johnson, W., & Sawyer, S. (2009) Molecular evolution of the antiretroviral TRIM5 gene. Immunogenetics, 61(3), 163-176. DOI: 10.1007/s00251-009-0358-y
by Atila in Rainha Vermelha
Semper Augustus. Fonte: Wikimedia
Adoro quando consigo combinar biologia e arte, e hoje tenho um exemplo belíssimo. A aquarela de cima, de um artista holandês desconhecido, é da tulipa Semper Augustus. Durante a tulipomania, período entre 1634 e 1637 na Holanda em que os preços de tulipas subiram absurdamente, na primeira bolha econômica de que temos registro. As tulipas eram negociadas em mercados especiais, e variedades com cores "quebradas", diferentes padrões que variavam as cores mais simples, eram as mais valorizadas. A Semper Augustus, pintada acima, foi a tulipa mais cara e chegou a custar 5500 florins, o equivalente a mais de 100 mil reais em ouro atualmente. O que tornava estas tulipas especiais era o fato da quebra de cores ser imprevisível, e as flores "quebradas" não podiam ser reproduzidas por sementes e davam poucos bulbos, caríssimos.
Atualmente, sabemos que esta quebra acontecia por causa de um vírus, o vírus do mosaico da tulipa (TBV), que destrói algumas células pigmentadas das pétalas, e é transmitido por pulgões, sem infectar as sementes. Por isso seu aparecimento era imprevisível, e a planta se reproduzia com mais dificuldade.Quem diria que uma planta doente seria mais valiosa? Mais detalhes sobre a história e sobre o vírus em um outro local, em breve...Garber, P. (1989). Tulipmania Journal of Political Economy, 97 (3) DOI: 10.1086/261615 Read the comments on this post...... Read more »
Garber, P. (1989) Tulipmania. Journal of Political Economy, 97(3), 535. DOI: 10.1086/261615
by Atila Iamarino in Influenza A (H1N1) Blog – Português
Como todo período de inverno no Hemisfério Sul, a gripe continua se espalhando, apesar da transmissão ser menos noticiada atualmente. O clima seco e mais frio do inverno cria condições mais favoráveis para a transmissão do Influenza, que consegue permanecer por mais tempo no ar e percorrer distâncias maiores dentro de gotículas de saliva, aumentando [...]... Read more »
Shine, K., Rogers, B., & Goldfrank, L. (2009) Novel H1N1 Influenza and Respiratory Protection for Health Care Workers. New England Journal of Medicine, 361(19), 1823-1825. DOI: 10.1056/NEJMp0908437
Brankston G, Gitterman L, Hirji Z, Lemieux C, & Gardam M. (2007) Transmission of influenza A in human beings. The Lancet infectious diseases, 7(4), 257-65. PMID: 17376383
by Atila in Rainha Vermelha
Um bom tema para mostrar como vírus não são apenas os Causadores de Doenças do Mal © que a maioria das pessoas conhece - e eu mesmo ajudei a reforçar, tratando quase exclusivamente de vírus como influenza e ebola aqui.Como eles causamTumores são células que perderam o controle sobre quando parar de se dividir. Corremos um risco constante disso acontecer quanto temos trilhões de entidades capazes de se reproduzir em nosso corpo. Temos também vários mecanismos que impedem os tumores de se desenvolverem. A própria célula possui uma série de proteínas como a p53, que é ativada quando há dano no DNA e promove seu reparo. Elassão capazes de iniciar o processo de autodestruição chamado apoptose, uma morte programada. No caso da p53, a apoptose é induzida quando o dano ao DNA é muito extenso.Nosso sistema imune busca células expressando proteínas estranhas ou com vias de sinalização que deixam de funcionar. O linfócito CD8 - um dos linfócitos que compõe o sistema imune - por exemplo, checa quais proteínas as células estão produzindo em seu interior, e quando uma célula não apresenta nada ou apresenta proteínas estranhas ao corpo, ele induz a apoptose da célula checada.Eventualmente, alguma célula do corpo pode sofrer mutações em seu DNA que não só acabam com o controle da divisão celular, como interferem na capacidade desta célula fazer apoptose e/ou reportar ao sistema imune o que está acontecendo. É a transformação de uma célula comum em uma célula maligna. E os vírus podem interferir direta ou indiretamente neste ponto.Os vírus da hepatite B e C (HBV e HCV) são bastante preocupantes em grande parte pelo dano indireto que causam. Uma parte significativa dos infectados, principalmente no caso do HCV, pode desenvolver a forma crônica da doença. Nela, o sistema imune não consegue exterminar o invasor, e o portador pode passar anos com o vírus causando danos em seu fígado, algumas vezes associados a comportamentos como alcoolismo que agravam a condição ainda mais. Como o fígado é um órgão capaz de muita regeneração, se mantém constantemente repondo as células danificadas, dando chances constantes para que uma delas saia de controle. Daí a presença de hepatite viral em grande parte dos casos de hepatocarcinoma.Outros vírus como o Epstein-Barr (EBV) e o Papiloma Humano (HPV) são capazes de transformar células comuns em células tumorais. Eles estabelecem infecções latentes, ou seja, não produzem partículas virais assim que entram na célula. Ao invés disso, inserem o seu DNA no núcleo em uma estrutura circular chamada epissomo, onde podem permancer inativos.Para se manter dentro da célula por longos períodos de tempo, ambos sabotam a via de apoptose. O HPV, por exemplo, expressa uma proteína chamada E6 que induz a degradação da p53, enquanto a E7 estimula a produção de telomerase, enzima que repõe as pontas dos cromossomos que gastas a cada divisão celular. Assim, ele não só impede a célula de se destruir, como a torna capaz de se dividir indefinidamente. Graças a isso, Papiloma vírus sexualmente transmitidos como o HPV 16 estão presentes em 99% dos casos de câncer cervical do tipo carcinoma de célula escamosa, incluinido as famosas células HeLa. Além de causarem tumores em vários outros locais envolvidos no sexo, boca, faringe, reto e (até!) esôfago.Já o EBV é tão eficiente em transformar células, que a maior parte do dano que causa ocorre por conta do aumento do número de linfócitos infectados, ao invés da destruição deles, como a maioria dos vírus. Quando associado a outras infecções como o HIV, é capaz de causar uma série de linfomas, como o linfoma de Burkitt que atingia crianças na África. Como os casos de linfoma ocorriam parecidos com uma epidemia, o médico inglês Denis Burkitt enviou para Londres as amostras que permitiram a Anthony Epstein e Yvonne Barr identificar o EBV como o primeiro vírus causador de tumores em humanos, um oncovírus.Como eles curamAs mesmas alterações que as células comuns precisam para se tornarem tumores podem torná-las suscetíveis. O motivo de sermos infectados por alguns tipos de vírus e outros não está em nossas defesas. Vírus que nos infectam são aqueles que foram selecionados para driblar a barreira que nosso sistema imune impõe. Quando uma proteína viral é selecionada para destruir uma via de resposta imune, ou reconhecer uma molécula presente na superfície de uma célula, está deixando de interagir com várias outras.Nem sempre este é o caso, existem vírus com o da raiva que são capazes de infectar e se replicar em uma série de hospedeiros. Mas isto não ocorre com o vírus da mixomatose do coelho. Este vírus foi isolado aqui na América do Sul e usado como controle do coelho europeu na Austrália, sem muito sucesso. Antes de ser introduzido nos coelhos de lá, foi necessário testar o quão contagioso este vírus era para outros mamíferos, incluindo humanos, para não terem mais um problema de contaminação.Acontece que o vírus da mixomatose é bem restrito ao coelho como hospedeiro. E grande parte desta restrição acontece porque o vírus só consegue impedir a resposta imune de células deste roedor lagomorfo (valeu Takata!). Em outras células, uma molécula bastante importante na defesa celular chamada interferona é capaz de impedir a replicação do mixoma.E adivinhe que tipo de célula não produz interferona. Justamente as células tumorais, ou já teram entrado em apoptose antes. Assim, surgiu a idéia de tratar tumores com o vírus da mixomatose. Dentro de qualquer outro mamífero que não o coelho, apenas células que não respondem ao ineterferon, as tumorais, são atacadas. O sonho de qualquer um desenvolvendo terapias contra o câncer, um tratamento específico, capaz de atacar um alvo sem causar efeitos em células saudáveis.O vírus já foi testado em camundongos, para tratar glioma cerebral, um tumor de células nervosas muito delicado, dado o local onde ocorre. Os resultados foram animadores, o vírus foi capaz de se replicar e destruir células tumorais, persistindo neste tecido por mais de 1 mês, sem ser encontrado em outros tecidos.Ainda são necessários muitos passos para podermos utilizar vírus capazes de destruir tumores, os vírus oncolíticos, para o tratamento do câncer. Uma das maiores limitações é a resposta imune do hospedeiro, que tende a impedir o vírus de se difundir por todo o corpo e chegar nos tecidos alvo, além da produção de anticorpos que atacam o vírus em uma segunda inoculação. Estratégias como drogas que reprimem a resposta imune logo após a inoculação estão sendo testadas e parecem ser uma boa alternativa.Quem disse que vírus só causam doenças?
Fontes: Hausen HZ. Infections causing human cancer. Wiley-VCH; 2006:517.Lun X, Yang W, Alain T, Shi ZQ, Muzik H, Barrett JW, McFadden G, Bell J, Hamilton MG, Senger DL, & Forsyth PA (2005). Myxoma virus is a novel oncolytic virus with significant antitumor activity against experimental human gliomas. Cancer research, 65 (21), 9982-90 PMID: ... Read more »
Lun X, Yang W, Alain T, Shi ZQ, Muzik H, Barrett JW, McFadden G, Bell J, Hamilton MG, Senger DL.... (2005) Myxoma virus is a novel oncolytic virus with significant antitumor activity against experimental human gliomas. Cancer research, 65(21), 9982-90. PMID: 16267023
by Atila Iamarino in Influenza A (H1N1) Blog – Português
Passado mais de um ano do surto de Influenza A H1N1, o vírus continua sendo monitorado ao redor do mundo, tanto os casos de gripe quanto a diversidade genética do vírus. Acompanhar a diversidade genética ajuda a entender se a vacina ainda é eficaz e o possível surgimento de novas linhagens.
Em Hong Kong, local com [...]... Read more »
Vijaykrishna, D., Poon, L., Zhu, H., Ma, S., Li, O., Cheung, C., Smith, G., Peiris, J., & Guan, Y. (2010) Reassortment of Pandemic H1N1/2009 Influenza A Virus in Swine. Science, 328(5985), 1529-1529. DOI: 10.1126/science.1189132
by Atila in Brazillion Thoughts
This is another one of those unlikely situations that insist on existing. Could a very strong emotion cause a cardiac alteration so severe capable of causing someone's death?
I'm not talking about arrhythmia. Electric alterations in the heart could make it lose its regular rhythm and, possibly, create a situation where there is, in fact, a cardiac arrest. Arrhythmias may be caused by a number of factors, including electrolytic disorders, traumas, drugs, as well as emotions.
What I am talking about are anatomical alterations, detectable by examination, like echocardiogram or ventriculography done during catheterization. Is it possible for a strong emotion to cause a heart failure?
Yes, it is possible. And this clinical situation is called cardiomyopathy of takotsubo, also known as transient apical ballooning syndrome, apical ballooning cardiomyopathy, stress-induced cardiomyopathy, broken-hearted syndrome or simply stress cardiomyopathy. Takotsubo is a cage for catching octopus in Japan. Due to its balloon-like shape, it was compared to the shape of the heart of someone who suffered a very strong emotion and got seriously compromised (see pictures below).
Left. Ventriculography showing large anterior dilation of the heart. Right. Takotsubo jar.
Cardiomyopathy means, literally, "heart muscle disease". In this case, always a kind of weakness. Because with this disease the weakening follows a strong emotional reaction -loss of children or spouse, for example- it was named "broken heart syndrome". It is a known cause of lethal arrhythmias and even ventricular rupture, such is the thinning of its wall. The good news is that, after the acute, more dangerous phase, the recovery is complete (ad integrum) without sequellae.
Recently, an article drew attention to the fact that these patients may present themselves in a state of cardiogenic shock that prevent organs from functioning properly because of inadequate blood flow and arterial pressure, such is the heart failure, requiring intensive care resources. In the article, the authors show clinical, laboratorial and echocardiographic differences in patients.
Reading the article I had a brilliant idea!
I could not help remembering my pathology classes where I saw several hearts infected with Chagas disease, a true Brazilian plague.
Many of those hearts present what pathologists call "aneurisma de ponta" (tip aneurysm) (see image on the left, from the excellent article by Eduardo Nogueira from UNICAMP).
This aneurysm of the left ventricular apex is very similar to that produced by the dilation of takotsubo cardiomyopathy.
According to the late professor Köberle, from USP - Ribeirão Preto, the explanation for the tip aneurysm in Chagas disease is an imbalance between the sympathetic and the parasympathetic autonomic nervous systems. Parasympathetic nerve endings disappear from myocardial tissue and there is a sympathetic hyperactivity, "sufficient enough to cause myocardial lesions". Köberle managed to reproduce the same kind of injury in mice by injecting adrenaline, the hormone of the sympathetic system.
My brilliant idea was to imagine that the explanation for the takotsubo cardiomyopathy was the same! Strong emotions cause an overload of sympathetic stimulation on the heart and could -why not?- cause an anatomic alteration similar to the tip aneurysm of Chagas cardiomyopathy.
I was feeling pretty smart and thought of sending an article to an international cientific journal.
But, as with almost all of my brilliant ideas, someone else got there first.
And, to keep my readers from posting that reference before I do, here it is (also down there at the bottom).
Medal I shall not receive for deserve I do not.
Was gonna write a paper, wrote a blog post instead. Meno male.
Images:
Ventriculography: Nature Medicine; Takotsubo jar: Canadian Journal General Internal Medicine.
Wittstein IS, Thiemann DR, Lima JA, Baughman KL, Schulman SP, Gerstenblith G, Wu KC, Rade JJ, Bivalacqua TJ, & Champion HC (2005). Neurohumoral features of myocardial stunning due to sudden emotional stress. The New England journal of medicine, 352 (6), 539-48 PMID: 15703419
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Originally written by Karl, published in portuguese at Ecce Medicus Read the comments on this post...... Read more »
Wittstein IS, Thiemann DR, Lima JA, Baughman KL, Schulman SP, Gerstenblith G, Wu KC, Rade JJ, Bivalacqua TJ, & Champion HC. (2005) Neurohumoral features of myocardial stunning due to sudden emotional stress. The New England journal of medicine, 352(6), 539-48. PMID: 15703419
by Atila in Rainha Vermelha
Como um vírus pode usar a rede social para ser transmitido em diferentes gerações. Se um vírus fosse transmitido por walkmans, você seria contaminado? ©WhineAndDine [Este post é baseado em um artigo publicado recentemente pelo meu laboratório. Felizmente, terei a oportunidade de explicá-lo e ainda mostrar como a informação de um artigo pode ser diluída conforme ele é tratado pela mídia no próximo post.] A Hepatite C é uma virose muito preocupante. Foi descoberta apenas recentemente, em 1989, e só em 1993 passamos a monitorar e testar bolsas de sangue, até então a principal forma de transmissão. Desde então, já são 170 milhões de pessoas infectadas no mundo, e no Brasil as estimativas variam entre 0,8 e 3,5%, sendo que muitos dos casos são atribuídos a usuários de drogas injetáveis (IDUs). Muitos casos progridem para a forma crônica da doença, onde a pessoa pode passar o resto da vida com o vírus, sofrendo de cirrose e até mesmo câncer hepático - a hepatite C já é a principal causa de transfusão de fígado no país. Com mais de 500 amostras do estado de São Paulo coletadas e sequenciadas, partimos para tentar entender a epidemia atual no país. O primeiro passo foi estudar o que as sequências nos contam, a dinâmica evolutiva viral. Grosso modo, o método consiste em reconstruir a história do vírus baseando-se na diversidade e na taxa de mutação. Se hoje eu tenho os vírus x, y e z, e o vírus muda tanto por ano, quantos anos eu preciso que tenham se passado para encontrá-los? Muitas outras coisas entram nesta conta, mas ficam para um outro post. O crescimento Taxa de crescimento dos subtipos de HCV. Em 1980 a doação de sangue deixou de ser paga, pois muitos IDUs doavam sangue contaminado como fonte de renda. Este foi o primeiro resultado. O vírus da Hepatite C (HCV) é dividido em genótipos, de 1 a 6, e cada genótipo possui vários subtipos. Já sabíamos que no Brasil as principais formas circulantes são os subtipos 1a, 1b e 3a. O que não sabíamos é que eles possuiam este tipo de crescimento. Como o gráfico deixa claro, o primeiro vírus a entrar no país foi o subtipo 1b, que cresceu bastante no passado, e está diminuindo atualmente. Em seguida, entrou o subtipo 3a, que cresceu mais, e foi seguido pelo subtipo 1a, com a maior taxa de crescimento de todos. Duas coisas no gráfico são muito preocupantes. A primeira é o crescimento. As linhas representam a taxa de crescimento do vírus (algo análogo à aceleração dele), e não o número de casos totais (a "velocidade final" do vírus). Quando vemos a reta do subtipo 1a, temos que pensar que, embora ele não seja o mais comum no país (nosso HCV mais comum é o 1b, que infecta pessoas há bem mais tempo), é o que mais cresce. Ou seja, ele deve passar em breve o subtipo 1b, e continuar crescendo muito. Tão importante quanto isso, é que os subtipos mais recentes estão aumentando o crescimento mais mesmo após 1993, quando os testes em bancos de sangue acabaram com o que se imaginava a principal via de transmissão do HCV. Os subtipos entraram em períodos diferentes, e os mais recentes cresceram mais, mesmo apesar de medidas de controle como teste de bolsas de sangue e distribuição de seringas descartáveis para IDUs. Próxima etapa: como ós subtipos estão sendo transmitidos então? Segregação etária Ano de nascimento dos pacientes e data de origem dos subtipos. A linha tracejada é a distribuição das chances de origem dos subtipos (pois estamos estimando), e o pico é o período de entrada mais provável. A linha contínua marca o ano de nascimento de quem foi infectado por aquele subtipo. No caso dos subtipos 3a e 1a, uma grande parte dos infectados nasceu cerca de 20 anos do período de entrada do subtipo. Assim, analizamos o período de entrada do vírus e a idade de seus portadores. Surpreendentemente, os subtipos atingem grupos etários diferentes. Se o vírus é transmitido apenas pelo sangue, não há motivos para ele estar restrito a uma faixa etária. Todos recebem transfusão. É o que vemos no subtipo 1b. Já os dois subtipos mais recentes, circulam entre pessoas nascidas em uma mesma época. Este tipo de distribuição segmentada ocorre em redes complexas, é o assortative mixing, algo como distribuição direcionada (desconheço o termo em pt). Ocorre por exemplo em redes sociais, onde as pessoas tendem a se associar a outras parecidos com elas, o chamado princípio da homofilia. Uma olhada no meu Twitter já mostra isso, grande parte das pessoas que sigo e que me seguem são entusiastas de ciência, e são grandes as chances de os próximos também serem. Então o vírus está seguindo redes sociais? O padrão de comportamento À esquerda: distribuição cumulativa do número de parceiros sexuais dos pacientes, ou conectividade, e a distribuição de subtipos para quem teve 5 ou menos parceiros a vida toda (Low) e 50 ou mais (High). À direita estão os comportamentos de risco dos dois grupos: parceiro HCV positivo, HIV positivo, transfusão antes de 1993, nunca usou camisinha, usuário de droga injetável (IDU), usuário de droga não injetável (crack e cocaína, NIDU), já foi preso, homem que faz sexo com homem, tatuagem, parceiro IDU, já teve DSTs e sexo. O passo final então era entender qual o tipo de rede estaria transmitindo os vírus, se houver alguma. Para isso, aproveitamos parte dos dados que temos sobre os pacientes. Um bom indicativo da interação das pessoas é a rede de contatos sexuais. A distribuição do número de parceiros sexuais que as pessoas têm obedece uma lei de potência bastante parecida com a distribuição de riqueza mundial, muitos com muito pouco ou nada, e poucos com realmente muito. É o que o gráfico de cima mostra. Quando distribuímos os pacientes de acordo com o número de parceiros sexuais, ou conexões da nossa rede social, vemos muita gente com poucos parceiros e algumas com centenas. Em especial, entre as pessoas que já tiveram 50 ou mais parceiros (os altamente conectados) o subtipo 1a é o mais presente. E quando vemos o comportamento dos mais conectados, percebemos que ele é basta... Read more »
Romano, C., de Carvalho-Mello, I., Jamal, L., de Melo, F., Iamarino, A., Motoki, M., Pinho, J., Holmes, E., Zanotto, P., & , . (2010) Social Networks Shape the Transmission Dynamics of Hepatitis C Virus. PLoS ONE, 5(6). DOI: 10.1371/journal.pone.0011170
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