Simulação computacional e análise de um modelo de recombinação retroviral
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Data
2017-04-28
Autores
Santos, Diogo Castro dos [UNIFESP]
Orientadores
Janini, Luiz Mario Ramos [UNIFESP]
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
Retroviruses cause major diseases in humans, such as Acquired Human Immunodeficiency Syndrome (AIDS), caused by HIV-1, which accounts for 2.1 million new cases in 2015 alone, and T-cell lymphoma, caused by HTLV-1. One of the hallmarks of retroviruses is the high frequency of genetic recombination during replication, associated with a high mutational rate, considered one of the highest in nature. These characteristics contribute to the generation of expressive genetic diversity in the viral population, strongly impacting its virulence, facilitating evasion from detection by the immune system, increasing resistance to antiviral treatment, hindering diagnosis, and the development of effective vaccines. With the purpose of guiding experimental studies and investigating scenarios that cannot yet be approached experimentally, in addition to providing support to elaborate new scientific predictions, we propose, in this work, a model to study mutational rates and genetic recombination in retroviruses. Custom software for the model was also developed. It performs computational simulations and analysis to understand how mutational rates and genetic recombination affect the evolution of the retrovirus population, in the host organism, during four stages of infection: recovery time, mutation-selection equilibrium, extinction threshold, and lethal mutagenesis.
Os retrovírus são causadores de importantes doenças em humanos, como a Síndrome da Imunodeficiência Humana Adquirida (AIDS) causada pelo HIV-1, responsável por 2,1 milhões de novos casos somente em 2015, e o linfoma de células T, causada pelo HTLV-1. Uma das características marcantes dos retrovírus é a alta frequência de recombinação genética durante a replicação, associada à alta taxa mutacional, considerada uma das mais altas da natureza, as quais contribuem para a geração de expressiva diversidade genética na população viral, impactando fortemente a virulência, o escape ao sistema imunológico, a resistência ao tratamento antiviral, o diagnóstico da infecção, e o desenvolvimento de vacinas eficazes. Com o propósito de guiar estudos experimentais e investigar cenários que ainda não podem ser abordados experimentalmente, além de fornecer suporte para a elaboração de novas predições científicas, propõe-se neste trabalho um modelo para estudo das taxas mutacionais e recombinação genética em retrovírus. Também é desenvolvido um software personalizado para o modelo, realizada a simulação computacional e a análise visando entender como as taxas mutacionais e a recombinação genética afetam a evolução da população de retrovírus no organismo hospedeiro em quatro fases da infecção: o tempo de recuperação, o equilíbrio mutação-seleção, o limiar da extinção, e a mutagênese letal.
Os retrovírus são causadores de importantes doenças em humanos, como a Síndrome da Imunodeficiência Humana Adquirida (AIDS) causada pelo HIV-1, responsável por 2,1 milhões de novos casos somente em 2015, e o linfoma de células T, causada pelo HTLV-1. Uma das características marcantes dos retrovírus é a alta frequência de recombinação genética durante a replicação, associada à alta taxa mutacional, considerada uma das mais altas da natureza, as quais contribuem para a geração de expressiva diversidade genética na população viral, impactando fortemente a virulência, o escape ao sistema imunológico, a resistência ao tratamento antiviral, o diagnóstico da infecção, e o desenvolvimento de vacinas eficazes. Com o propósito de guiar estudos experimentais e investigar cenários que ainda não podem ser abordados experimentalmente, além de fornecer suporte para a elaboração de novas predições científicas, propõe-se neste trabalho um modelo para estudo das taxas mutacionais e recombinação genética em retrovírus. Também é desenvolvido um software personalizado para o modelo, realizada a simulação computacional e a análise visando entender como as taxas mutacionais e a recombinação genética afetam a evolução da população de retrovírus no organismo hospedeiro em quatro fases da infecção: o tempo de recuperação, o equilíbrio mutação-seleção, o limiar da extinção, e a mutagênese letal.