Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Grisard, Henrique Borges da Silva
Orientador(a): Wagner, Glauber
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/259962
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2024.
id UFSC_8779a7db3c37e42395b6a546daeeccfa
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/259962
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaGrisard, Henrique Borges da SilvaWagner, GlauberBazzo, Maria Luiza2024-09-24T23:27:11Z2024-09-24T23:27:11Z2024387775https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/259962Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2024.A infecção por SARS-CoV-2 se tornou presente no nosso cotidiano a partir de 2020, se disseminando e causando a doença denominada COVID-19. É transmitida principalmente por vias aéreas, e sua patogenia é variada podendo ser assintomática ou levando a sintomas respiratórios, neurológicos e digestórios. Para dar início ao ciclo viral em humanos, SARS-CoV-2 se liga à Enzima Conversora de Angiotensina 2 (ACE2) e a proteína viral Spike deve ser clivada pela Serina Protease da Proteína Transmembrana 2 (TMPRSS2), fazendo com que ACE2 e TMPRSS2 tenham um papel crucial para o desenvolvimento da infecção. Dada essa importância, ambas as proteínas ficaram sob o holofote da ciência durante a pandemia, buscando elucidar a relação dos seus perfis expressionais e genéticos com o desenvolvimento de COVID-19 sintomática. No entanto SARS-CoV-2 apresentou uma vasta gama de variantes genômicas que cursaram com quadros clínicos e taxas de transmissibilidade diferentes, devido a mutações no genoma viral. Apesar de se conhecer a interação da Spike com ACE2 e TMPRSS2, não se tem informação do comportamento desses receptores frente às diferentes variantes genômicas de SARSCoV-2. Neste sentido, o presente trabalho busca elucidar o comportamento dos perfis expressionais e genômicos de ACE2 e TMPRSS2 em células da nasofaríngeas frente às diferentes variantes genômicas de SARS-CoV-2. Para tal, 160 amostras de nasofaringe detectadas para SARS-CoV-2 foram selecionadas, seus RNA total e viral foram extraídos, visando avaliar a expressão gênica de ACE2 e TMPRSS2 via RT-qPCR e identificar as variantes genômicas de SARS-CoV-2, por meio de sequenciamento por Nanoporos, assim como Polimorfismos de Nucleotídeo Único (SNPs) nos genes codificantes para as proteínas receptoras. As variantes identificadas no presente trabalho foram B.1.1.28, Zeta, Gamma e Ômicron. Os níveis de expressão de ACE2 foram mais elevados quando na presença de B.1.1.28 do que quando Ômicron estava presente. Sabendo que a infecção por SARS-CoV-2 induz a expressão de ACE2 via sinalização por interferons, e que a afinidade da Spike com seu receptor na variante Ômicron é três vezes maior que a cepa original, foi possível observar que a maior afinidade de ligação Spike/ACE2 pode ter influenciado na redução nos níveis de ACE2. Os níveis de TMPRSS2 foram mais elevados em B.1.1.28, comparando com Ômicron e Gamma. A expressão de TMPRSS2 é regulada pelo Fator de Transcrição do Regulador Mestre GATA2, que também regula a expressão de citocinas como a IL1ß, e durante a infecção por SARS-CoV-2 a expressão de IL1ß é estimulada, induzindo também a de TMPRSS2. Considerando que em infecções pela variante Ômicron os níveis de IL1ß são reduzidos, e que Ômicron é ineficiente no uso da via da protease, reforça-se que em infecções por Ômicron a via da TMPRSS2 não é utilizada, e sugere-se que exista uma redução nos fatores de transcrição da protease. Dos quatro SNPs avaliados somente um demonstrou uma frequência elevada nas variantes Zeta, Gamma e Ômicron quando comparados com B.1.1.28, sendo ele rs2285666. Esse SNP é presente no gene codificante para ACE2 e aumenta a sua afinidade de ligação com a Spike, concordando com a hipótese sugerida anteriormente. Ainda, foi visto que profissionais da saúde expressam mais ACE2 e TMPRSS2 durante a infecção, e mesmo que não tenham dados demonstrando o contexto biológico dessa diferença, profissionais da saúde foram expostos continuamente ao SARS-CoV-2 nesses últimos anos, o que aumentada as chances de contato com o vírus antes da evolução da COVID ou da positividade em testes moleculares, sugerindo que o contato preliminar ao SARS-CoV-2 pode levar a um aumento nos níveis de ACE2 e TMPRSS2 potencialmente explicando os resultados apresentados. Porém, dados de aderência ao uso de máscaras, aderência as diretrizes epidemiológicas e vacinais não foram obtidos e pode influenciar na maior expressão dos profissionais de saúde.Abstract: SARS-CoV-2 infection has become a global concern since 2020, spreading and causing a disease known as COVID-19. This disease is primarily transmitted through the upper airways, and its pathogenesis varies, ranging from asymptomatic cases to respiratory, neurological, and digestive symptoms. The initiation of the viral cycle within humans involves the binding of SARS-CoV-2 to Angiotensin-Converting Enzyme 2 (ACE2), and its Spike viral protein must be cleaved by the Serine Protease of Transmembrane Protein 2 (TMPRSS2). ACE2 and TMPRSS2 play a crucial role in the development of the infection. Consequently, these proteins have been under the spotlight of scientific research to understand their expression and genetic profiles for symptomatic COVID-19. However, SARS-CoV-2 has exhibited a wide range of genomic variants leading to different clinical presentations and transmissibility rates due to mutations in the viral genome. Considering the interaction of Spike with ACE2 and TMPRSS2, information is lacking on the behaviour of these receptors in response to the genomic variants of the novel coronavirus. This study aims to elucidate the nasopharyngeal expression and genomic profiles of ACE2 and TMPRSS2 in response to different genomic variants of SARS-CoV-2. To achieve this, 160 SARS-CoV-2 positive nasopharyngeal samples were selected. Total and viral RNA were extracted, and ACE2 and TMPRSS2 gene expression was assessed using RT-qPCR. Additionally, SARS-CoV-2 genomic variants were identified through nanopore sequencing, along with Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in ACE2 and TMPRSS2 encoding genes. In order of appearance, B.1.1.28, Zeta, Gamma, and Omicron variant were identified in this study. ACE2 expression levels were higher when B.1.1.28 was present compared to Omicron. Considering that SARS-CoV-2 infection induces ACE2 expression via interferon signalling and a that Omicron spike has a three times higher binding affinity to its receptor when compared to the Wuhan virus, a high Spike/ACE2 binding affinity is a potential factor in reducing ACE2 expression levels. TMPRSS2 levels were higher in B.1.1.28 compared to Omicron and Gamma. TMPRSS2 expression is regulated by the transcription factor GATA2, which also regulates cytokine expression such as IL1ß, so during a SARS-CoV-2 infection IL1ß expression is stimulated, with TMPRSS2 expression alongside it. In Omicron infections, IL1ß levels are reduced, and the inefficiency of Omicron in using the protease pathway suggests a reduction in TMPRSS2 transcription factor activity. Among the four evaluated SNPs, only one showed an increased frequency in Zeta, Gamma, and Omicron variants compared to B.1.1.28, being the rs2285666 SNP. This SNP is present in ACE2 gene increasing its binding affinity with Spike, reinforcing the above-mentioned hypothesis. Health professionals expressed higher levels of ACE2 and TMPRSS2 during infection, and besides not having data exploring the biological context behind this different expression patterns, health workers were submitted to a higher exposure to SARS-CoV-2 thereby possibly increasing the chances of a previous contact with the virus. Taking into consideration the results involving the expression profiles of ACE2 and TMPRSS2 a previous contact with SARS-CoV-2 apparently increases the expression levels of both proteins, potentially explain these results. However, data on mask usage, adherence to epidemiological guidelines, and vaccination were not obtained, which could influence the higher expression of these proteins in healthcare professionals.48 p.| il., gráfs.porBiotecnologiaSARS-CoV-2COVID-19GenômicaVariantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPBTC0378-D.pdfPBTC0378-D.pdfapplication/pdf1894088https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/259962/-1/PBTC0378-D.pdfbb4c48fd6cb97bb2726dc59507481878MD5-1123456789/2599622024-09-24 20:27:11.531oai:repositorio.ufsc.br:123456789/259962Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732024-09-24T23:27:11Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
title Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
spellingShingle Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
Grisard, Henrique Borges da Silva
Biotecnologia
SARS-CoV-2
COVID-19
Genômica
title_short Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
title_full Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
title_fullStr Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
title_full_unstemmed Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
title_sort Variantes genômicas de SARS-CoV-2 e sua relação com o perfil expressional e genômico da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) e da protease da proteína transmembrana 2 (TMPRSS2)
author Grisard, Henrique Borges da Silva
author_facet Grisard, Henrique Borges da Silva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Grisard, Henrique Borges da Silva
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Wagner, Glauber
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Bazzo, Maria Luiza
contributor_str_mv Wagner, Glauber
Bazzo, Maria Luiza
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Biotecnologia
SARS-CoV-2
COVID-19
Genômica
topic Biotecnologia
SARS-CoV-2
COVID-19
Genômica
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2024.
publishDate 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-09-24T23:27:11Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-09-24T23:27:11Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/259962
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 387775
identifier_str_mv 387775
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/259962
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 48 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/259962/-1/PBTC0378-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv bb4c48fd6cb97bb2726dc59507481878
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851759168858357760

Registros relacionados