I UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Tese de Doutorado em Microbiologia OCORRÊNCIA, ABUNDÂNCIA E EXPRESSÃO DE GENES ASSOCIADOS A VIAS DE TRADUÇÃO EM MIMIVÍRUS E EM TUPANVÍRUS, OS MAIS NOVOS GIGANTES DE AMEBAS CARACTERIZADOS Lorena Christine Ferreira da Silva Belo Horizonte 2017 II Lorena Christine Ferreira da Silva OCORRÊNCIA, ABUNDÂNCIA E EXPRESSÃO DE GENES ASSOCIADOS A VIAS DE TRADUÇÃO EM MIMIVÍRUS E TUPANVÍRUS, OS MAIS NOVOS GIGANTES DE AMEBAS CARACTERIZADOS Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Microbiologia da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial para a obtenção do título de Doutor em Microbiologia. Orientador: Jônatas Santos Abrahão Coorientador: Flávio Guimarães da Fonseca Supervisor: Bernard La Scola Belo Horizonte 2017 III DEDICATÓRIA A Deus, Nossa Senhora Aparecida e minha família... Percebe e entende que os melhores amigos São aqueles que estão em casa, esperando por ti Acredita, nos momentos mais difíceis da vida Eles sempre estarão por perto pois só sabem te amar E se por acaso a dor chegar, ao teu lado vão estar Pra te acolher e te amparar. Pois, não há nada como um lar Tua família, volta pra ela Tua família te ama e te espera. Para ao teu lado sempre estar Tua família Às vezes muitas pedras surgem pelo caminho Mas em casa alguém feliz te espera, pra te amar Não, não deixe que a fraqueza tire a sua visão Que um desejo engane o teu coração Só Deus não é ilusão E se por acaso a dor chegar, ao teu lado vão estar Pra te acolher e te amparar Pois não há nada como o lar. Tua família volta pra ela Tua família te ama e te espera Para ao teu lado sempre estar Tua família Nossa família (Tua família – Anjos de Resgate). IV AGRADECIMENTOS A Deus e Nossa Senhora Aparecida em primeiro lugar. Obrigada por terem me guiado durante todo o caminho. Quando eu fraquejei e tive medo foi Deus que me levantou. Amadureci muito na fé durante estes quatro anos, principalmente enquanto estive na França. Só Deus para dar força, calma, paciência e sabedoria para seguir em frente, superar os obstáculos e as dificuldades, sempre me iluminando em direção a mais esta conquista. E Nossa Senhora sempre cuidando de mim, como minha mãe sempre diz “Quando eu não posso cuidar, Ela cuida!”. Pode esperar minha tese na Sala das Promessas ano que vem, mãezinha. “.... Tudo é do Pai, toda Honra e toda Glória... É dele a vitória alcançada em minha vida!” Aos meus pais e meu irmão, pela força, paciência e amor incondicional. Por terem suportado meu stress, pela ajuda financeira, pela palavra amiga nos momentos que mais precisei, por sempre terem acreditado em mim, por serem os que mais torceram por esta vitória. Um ano longe durante o Doutorado sanduíche foi difícil, mas vencemos e fortificamos mais ainda os nossos laços. Amo vocês! Ao professor Dr. Jônatas Abrahão, além de orientador, um amigo! Obrigada pela brilhante orientação desde a Especialização, Jonska! Nosso tempo juntos na França também foi incrível! Obrigada por todo conhecimento e crescimento que me proporcionou. Sempre paciente, amigo e tão presente no dia-a-dia dos alunos. Uma grande inspiração para todos nós. Espero um dia poder inspirar pessoas como vocês faz! Aos membros da banca, por terem aceitado fazer parte e contribuírem para o enriquecimento do trabalho. Aos demais professores do Laboratório de Vírus: Prof. Erna, Prof. PP, Prof, Cláudio, Prof. Gi e Prof. Betânia. Obrigada por toda orientação, incentivo e até mesmo broncas. Obrigada pela preocupação em formar pessoas!!! Esse Laboratório é especial demais, meu orgulho!!! Vou levar o nome dele pra onde for... V Aos amigos do Laboratório de Vírus. Tantas personalidades diferentes, às vezes nos desentendemos, mas no fim, acaba sendo bom demais estar com vocês todos os dias!! Tenho um carinho especial por cada um. Sem citar nomes, mas cada um sabe quão especial é pra mim. Enquanto estive fora aprendi a dar ainda mais valor a nossa convivência no Laboratório... Nossos cafés, reuniões, festinhas... Lá fora nunca será igual!!! Amo ser Labvírus!!! Pra sempre!!! Aos colegas do laboratório francês, em especial Issam (meu chouchou) e Lina. E ao meu orientador Bernard La Scola! Obrigada pela convivência e toda ajuda durante o meu sanduíche. Merci beaucoup! A todos os funcionários do ICB e UFMG por toda ajuda! As agências de fomento pelo apoio financeiro! A todos os mestres que tive durante toda minha vida estudantil e acadêmica! Amo demais meus professores! Foram e são fundamentais para o meu sucesso neste caminho que escolhi. Aos meus professores de línguas, inglês e francês! Thank you e Merci beaucoup! À minha grande família querida, que sempre esteve comigo. Tias, tios, primos, avó, padrinhos, meu afilhado lindo... Obrigada por me fortaleceram com suas orações e apoio. Aos amigos da vida que tornam tudo mais leve. Amo vocês!!! Os amigos aqui do Brasil e agora, os amigos estrangeiros... Cada um contribuiu a sua maneira para que eu chegasse até aqui... Obrigada! “Aqueles que passam por nós, não vão sós, não nos deixam sós. Deixam um pouco de si, levam um pouco de nós.” Antoine de Saint-Exupéry VI EPÍGRAFE “A percepção do desconhecido é a mais fascinante das experiências. O homem que não tem os olhos abertos para o misterioso passará pela vida sem ver nada.” Albert Einstein VII RESUMO Nos últimos anos, vários vírus gigantes de DNA foram identificados nos mais diversos ambientes. A presença de características peculiares e distintas daquelas vistas na maioria dos vírus até então conhecidos despertaram grande interesse por parte da comunidade científica em relação a este grupo. Em 2003, Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV) foi identificado e surpreendentemente, alguns dos genes codificados por seu grande genoma são relacionados com processos de tradução protéica. Tais genes nunca haviam sido observados em outros vírus na ocasião da descoberta, sendo considerados exclusivos de organismos celulares e até o momento sem o significado biológico para APMV elucidado. Atualmente, sabe-se que outros isolados de vírus gigantes apresentam também arsenal gênico que codifica elementos envolvidos com tradução. Diante disso, este estudo teve o objetivo de prospectar e caracterizar novos isolados de vírus gigantes em amostras ambientais, bem como aumentar a compreensão acerca do papel de genes relacionados à tradução nestes e em mimivírus já isolados. Para isso, foi utilizada a plataforma de isolamento em amebas e os isolados obtidos foram caracterizados biologicamente e geneticamente. Dois vírus com estrutura única nunca antes observada foram isolados e chamados de Tupanvirus. Tais vírus apresentam um capsídeo associado a uma longa cauda podendo atingir 2.3μm, sendo, portanto, a mais longa partícula viral já observada. Um dos isolados mostrou a capacidade de se multiplicar em um amplo espectro de células de protozoários, como várias espécies dentro do gênero Acanthamoeba, Vermoamoeba vermiformis, entre outras, algo nunca descrito na literatura, uma vez que os vírus gigantes conhecidos apresentam um espectro de hospedeiro muito restrito. Para análises genéticas, o sequenciamento completo dos genomas das duas amostras foi feito, revelendo genomas com ~1,4 mega pares de bases e permitindo a análise dos genes relacionados à tradução que estão presentes em abundância nestes isolado, que parecem ter sido adquiridos de forma independente de organismos celulares, como ressaltam as análises filogenéticas. Os tupanvirus apresentaram o mais completo conjunto de genes de tradução da virosfera, com 20 aminoacil-tRNA sintetase, ~70 tRNAs e dezenas de outros fatores associados a tradução protéica. Por fim, a análise da expressão de genes relacionados à tradução em diferentes mimivírus, realizada por PCR em tempo real, indicou que estes são diferencialmente expressos de acordo com as condições de infecção e diferenças genéticas entre diferentes isolados. Os dados aqui apresentados contribuem para uma melhor compreensão acerca da origem, abundância, diversidade e expressão de genes associados à tradução, presente nos mimivírus e tupanvírus. Palavras chave: Mimiviridae. Isolamento. Caracterização. RNA transportadores. Aminoacil tRNA sintetases. Tradução. VIII ABSTRACT In recent years, several DNA giant viruses have been identified. The presence of peculiar and distinct characteristics not seen in most previously known viruses, aroused interest in the scientific community regarding this group. In 2003, Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV) was identified and interestingly some of the genes encoded by its large genome are related to translation process. These genes were considered exclusive of cellular organisms and have never been observed in other viruses. The biological relevance of their expression to APMV is still unknown. Currently, it is known that other giant virus isolates also present genes encoding elements involved in translation. Thus, this study aimed to prospect and characterize new giant viruses isolates in environmental samples and to increase the comprehension about the role of translation-associated genes in both new and previously isolated mimivíruses. Two viruses with morphology never seen were observed and called Tupanvirus. These viruses presenting a capsid associated to a long tail, being able to reach 2.3 µm, being the longest viral particle already observed. One of the isolates possesses the ability to multiply in a broad spectrum of protozoa cells, as some species from the Acanthamoeba genus, Vermoamoeba vermiformis and others, something never described in the literature, since the known giant viruses