Investigação in silico de epítopos oriundos de linhagens de Mycobacterium avium subsp. hominissuis como candidatos vacinais

dc.contributor.advisorSouza, Gustavo Antonio de
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorFiúza, Tayná da Silva
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Sakamoto, Tetsu
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Brentani, Helena Paula
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-02-07T18:25:23Z
dc.date.available2020-02-07T18:25:23Z
dc.date.issued2019-12-04
dc.description.abstractNon-tuberculous mycobacteria are environmental mycobacteria responsible for a growing number of systemic and respiratory infections affecting mostly children, elders and immunocompromised individuals. The Mycobacterium avium Complex comprises Mycobacterium avium as well as M. intracellulare and the major responsible for the reported cases to this day. M. avium has been recently classified as containing four subspecies with different infectivities as well as different hosts. One of those subspecies, Mycobacterium avium subsp. hominissuis has been isolated from humans and swines, whereas other varieties are found in cattle, birds and wild animals. To this moment, MAC infections are controlled with the use of multiple antibiotics through long, expensive and sometimes inefficient treatment regimens. The identification of effective targets for controlling such organisms is an essential and challenging task as surface proteins, which are key target molecules in several successful immunotherapies, are difficult to isolate. In addition, the design of immunotherapies and vaccine formulations depends on the identification of peptides of immunological interest which are usually found through repetitive and expensive experimental protocols. In this study applied computational tools to investigate surface proteins with exposed and ubiquitous immunogenic portions to strains of Mycobacterium avium subsp. hominissuis. To achieve that, 32648 amino acid sequences obtained from the NCBI database for Mycobacterium avium subsp. hominissuis were submitted to TMHMM for detection of alpha-helix transmembane domain, which were present in 3426 of those sequences. These proteins were clustered in 577 groups by CMG Biotools according to their homology as to identify membrane proteins common to all the organisms of interest. Those sequences were then submitted to available methods obtained at IEDB to classify their affinity to a list of 27 MHC alleles frequent in human populations. Peptides with the highest predicted immunogenicities were selected and 112 clusters with core proteins and high MHC affinities were selected. Crossing information between IEDB and TMHMM allowed for the selection of the 58 clusters in which at least one peptide was predicted to be placed on the outer portion of membrane. We also calculated peptide A. conservation (their presence in different strains), where 60% of clusters are formed by ubiquous peptides and B. promiscuity (the number of distinct MHCs to which they bind), where only a single cluster has a peptide that binds to four distinct MHCs with high affinities. As for vaccine epitope candidates, a minimum set with nine peptides of high binding affinity to the highest possible number of distinct MHCs were selected, interacting with 15 molecules. None of those nine sequences showed potential to cross-react with human or swine proteins. The protocol executed for this work can be applied to other organisms as means to identify possible vaccine application candidates.pt_BR
dc.description.resumoMicobactérias não tuberculosas são micobactérias ambientais responsáveis por um crescente número de infecções respiratórias e sistêmicas nas últimas décadas, especialmente entre crianças, idosos e indivíduos imunodeficientes. O complexo do Mycobacterium avium, composto por M. avium e M. intracellulare é responsável pela maior parte desses casos e esta primeira espécie possui quatro subespécies de diferentes capacidades infecciosas e hospedeiros. Uma dessas subespécies, Mycobacterium avium subsp. hominissuis, foi isolada de humanos e suínos, enquanto outras variedades infectam gado, aves e animais silvestres. Até o presente momento o tratamento das infecções causadas pelo complexo se dá pelo uso de múltiplos antibióticos em um regime longo, custoso e por vezes ineficiente. A identificação de alvos efetivos para o controle desses organismos é essencial e desafiadora uma vez que proteínas de superfície, moléculas alvo chave em diversas imunoterapias bem-sucedidas, são de difícil isolamento. Além disso, o desenho de imunoterapias e formulações vacinais dependem da identificação de peptídeos de maior interesse imunológico os quais decorrem de protocolos repetitivos e custosos. Nesse trabalho buscou-se integrar ferramentas computacionais de maneira a investigar proteínas de superfície com porções imunogênicas expostas e ubíquas a linhagens de Mycobacterium avium subsp. hominissuis. Para isto, 32648 proteínas de 7 diferentes linhagens de Mycobacterium avium subsp. hominissuis, obtidas do NCBI, foram submetidas à predição de seus domínios transmembranares pelo software TMHMM e as 3426 sequências contendo estes domínios foram agrupadas em 577 clusters com respeito a sua homologia de modo a classificar proteínas de membrana comuns a todas esses organismos utilizando ferramentas da plataforma CMG Biotools. Utilizando essas sequências, juntamente com os métodos disponíveis no IEDB foram empregados em predições de afinidade aos 27 alelos de MHC mais frequentes em diversas populações humanas e os peptídeos de maior imunogenicidade foram selecionados, restando 112 clusters. Dos peptídeos altamente imunogênicos presentes, apenas os pertencentes a 58 clusters cujas sequências os situavam mais de 50% na porção externa da membrana foram considerados possíveis candidatos a uma formulação vacinal. Foram ainda calculadas a conservação dos peptídeos (presença nas diferentes linhagens analisadas), em que 60% dos clusters são completamente formados por peptídeos ubíquos e a promiscuidade dos mesmos (número de diferentes MHCs aos quais se ligam), em que apenas um cluster possui um peptídeo com alta afinidade a quatro MHCs distintos. Com respeito aos candidatos para a formulação vacinal, um conjunto mínimo de 9 peptídeos com alta afinidade ao número maior de MHCs distintos foi selecionado com peptídeos interagindo com 15 moléculas. Nenhuma das sequências desses peptídeos candidatos mostrou potencial para geração de reatividade cruzada com proteínas humanas ou suínas. O trabalho computacional aqui desenvolvido poderá ser aplicado a outros conjuntos de organismos de maneira a identificar possíveis candidatos para aplicações vacinais.pt_BR
dc.identifier.citationFIÚZA, Tayná da Silva. Investigação in silico de epítopos oriundos de linhagens de Mycobacterium avium subsp. hominissuis como candidatos vacinais. 2019. 69f. Dissertação (Mestrado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28453
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectVacinologia reversapt_BR
dc.subjectSurfaceomapt_BR
dc.subjectMycobacterium aviumpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titleInvestigação in silico de epítopos oriundos de linhagens de Mycobacterium avium subsp. hominissuis como candidatos vacinaispt_BR
dc.title.alternativeIn silico Investigation of epitopes from Mycobacterium avium subsp. hominissuis strains as vaccine candidatespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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