Investigação in silico de peptídeos de proteínas do sistema nervoso como candidatos de mimetismo molecular na síndrome de Guillain-Barré e na esclerose múltipla desencadeadas pelo vírus Epstein-Barr

dc.contributor.advisorLima, João Paulo Matos Santos
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-6113-8834pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3289758851760692pt_BR
dc.contributor.authorPatrocínio, Helmut Kennedy Azevedo do
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0619410208754469pt_BR
dc.contributor.referees1Rodrigues Neto, João Firmino
dc.contributor.referees2Viana, Jéssika de Oliveira
dc.contributor.referees3Santos, Ândrea Kely Campos Ribeiro dos
dc.date.accessioned2024-04-12T23:48:14Z
dc.date.available2024-04-12T23:48:14Z
dc.date.issued2023-10-20
dc.description.abstractGuillain-Barré Syndrome (SBG) and multiple sclerosis are autoimmune diseases associated with an immune response against peripheral (PNS) and central nervous system autoantigens, respectively. Most studies on the immunopathology of SBG investigate the cross-reaction between myelin sheath ganglioside antigens and carbohydrates from the bacteria Campylobacter jejuni. However, SBG has a spectrum of subtypes, and, particularly, the demyelinating form has little evidence of a relationship with C. jejuni or of autoimmunity against gangliosides. The immunopathology of multiple sclerosis is better known, and several autoantigens are known. As the Epstein-Barr virus (EBV) may represent a potential risk factor for both multiple sclerosis and the demyelinating form of SBG, the present investigation aims to identify crucial residues among potential EBV CD4+ T lymphocyte epitopes and nervous system proteins as a means of suggesting how infection by this virus may contribute to the pathogenesis of disease. We utilized biological databases to select proteins abundant in the nervous system, EBV immunogenic proteins, and HLA haplotypes. Computational tools were employed for predicting HLA-binding peptides and immunogenicity. Additionally, we developed a Python algorithm to compare residue identity among nonamers. We found 10 proteins from the nervous system and 28 from EBV, which were used to predict the binding peptides of 21 common HLAs in the world population. We located 1411 haplotypes distributed among 51 pairs of HLAs. Simulations were performed to determine whether nonamers from the EBV and nervous system proteins targeted TCR-contact residues. Three selection criteria were proposed according to the relevance of each contact for TCR-peptide-MHC interaction. The main contact must be located in position P5, while positions P2, P3 and P8 are secondary and P4, P6 and P7 are tertiary. Nonamers of EBV proteins and myelin proteins were combined in pairs and compared based on predefined selection criteria. The Periaxin protein, which has never been studied as a source of autoantigens, has the highest number of nonamer clusters among PNS proteins, with 35 pairs. Four clusters of nonamers from APLP1, two from CNP, and two from MBP bind to alleles of the haplotype DR-15, known as a risk factor for multiple sclerosis. The new approach proposed here, based on sequence identity at critical contact residues of the TCR, has revealed that several peptides derived from nervous system and EBV proteins share identical residues at these critical contact points. This suggests the possibility of crossreactivity between them. The nonamer pairs discovered in this study have the potential to support further investigations into autoantigens through laboratory experiments.pt_BR
dc.description.resumoA Síndrome de Guillain-Barré (SGB) e a esclerose múltipla são doenças autoimunes associadas a resposta imunológica contra autoantígenos do sistema nervoso periférico (SNP) e central, respectivamente. A maioria dos estudos sobre a imunopatologia da SGB investigam a reação cruzada entre antígenos de gangliosídeos da bainha de mielina e carboidratos da bactéria Campylobacter jejuni. Entretanto, a SGB apresenta um espectro de subtipos e, particularmente, a forma desmielinizante possui poucas evidências de relação com C. jejuni ou de autoimunidade contra gangliosídeos. Já a imunopatologia da esclerose múltipla é mais conhecida e diversos autoantígenos proteicos foram relatados. Como o vírus EpsteinBarr (EBV) pode representar um fator de risco potencial tanto para a esclerose múltipla quanto para a forma desmielinizante da SGB, a presente investigação visa identificar resíduos cruciais entre potenciais epítopos de linfócitos T CD4+ do EBV e proteínas do sistema nervoso como um meio de sugerir como a infecção por este vírus pode contribuir para a patogênese de doenças. Bancos de dados biológicos foram usados para a seleção de proteínas abundantes no sistema nervoso, proteínas imunogênicas do EBV e haplótipos de HLA. Também foram utilizadas ferramentas computacionais para predição de peptídeos ligantes do HLA e de imunogenicidade. Um algoritmo em linguagem Python foi desenvolvido para comparação de identidade entre os resíduos dos nonâmeros. Foram encontradas 10 proteínas do sistema nervoso e 28 do EBV, as quais foram usadas na predição de peptídeos ligantes de 21 HLAs comuns na população mundial. Foram localizados ao todo 1411 haplótipos, os quais se distribuem entre 51 pares de HLAs. Os nonâmeros das proteínas do EBV e proteínas da mielina foram combinados em pares e comparados quanto a identidade em resíduos críticos para a interação com o receptor de células T (TCR). Para tal comparação foram propostos três critérios de seleção de acordo com a relevância de cada contato para interação TCR-peptídeo-MHC. O contato principal deve estar localizado na posição P5, enquanto as posições P2, P3 e P8 são secundárias e P4, P6 e P7 são terciárias. A proteína Periaxina, que nunca foi estudada como fonte de autoantígenos, apresentou a maior quantidade de pares de nonâmeros entre as proteínas do SNP, 35. Quatro pares de nonâmeros de APLP1, dois de CNP e dois da MBP ligam-se a alelos do haplótipo DR-15, conhecido como fator de risco para a esclerose múltipla. A nova abordagem aqui proposta baseada na identidade de sequência em resíduos críticos de contato do TCR revelou que vários peptídeos derivados de proteínas do sistema nervoso e do EBV compartilham identidade nesses resíduos, sugerindo a possibilidade de reatividade cruzada entre eles. Os pares de nonâmeros aqui encontrados podem subsidiar a investigação de autoantígenos em experimentos laboratoriais.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationPATROCÍNIO, Helmut Kennedy Azevedo do. Investigação in silico de peptídeos de proteínas do sistema nervoso como candidatos de mimetismo molecular na síndrome de Guillain-Barré e na esclerose múltipla desencadeadas pelo vírus Epstein-Barr. Orientador: Dr. João Paulo Matos Santos Lima. 2023. 71f. Dissertação (Mestrado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58152
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectSíndrome de Guillain-Barrépt_BR
dc.subjectMimetismo molecularpt_BR
dc.subjectReação cruzadapt_BR
dc.subjectInteração pMHC-TCRpt_BR
dc.subjectEsclerose múltiplapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titleInvestigação in silico de peptídeos de proteínas do sistema nervoso como candidatos de mimetismo molecular na síndrome de Guillain-Barré e na esclerose múltipla desencadeadas pelo vírus Epstein-Barrpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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