METAGENOMA VIROLOGIA - UFRJ.

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1 METAGENOMA VIROLOGIA - UFRJ

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3 Metagenômica É a análise feita do genoma de uma comunidade de microrganismos,de um determinado ambiente, por técnicas modernas independente de cultivo individual das espécies. Essa abordagem consiste na extração de DNA diretamente do ambiente e construção de uma biblioteca metagenômica com este genoma misto.

4 Estudo Metagênomico

5 Estudo de Biomas com relação a metagenoma de vírus e micróbios
Foram realizadas análises estatísticas diferenciando as seguintes associações nos variados ecossistemas:

6 Vantagens: Através da análise metagenômica foi possível sugerir novos padrões de evolução, mudanças de idéias existentes sobre a composição do mundo do vírus e revelando novos grupos de vírus. Com desenvolvimento dessa técnica foi possível permitir uma melhora no conhecimento da biodiversidade microbiana existente nas amostras(biomas). Apenas uma pequena parcela dos microrganismos, em torno de 1 1% , são cultiváveis em laboratório pelas técnicas padrões de cultivo.

7 The SEED Platform

8 Amostras Re-analisadas de...
Mar Sargaço de 5m de profundidade e 80m Ártico Costa da Colúmbia Britânica Golfo do México Base de dados contendo genes de fagos conhecidos

9 Propriedades do DNA marinho
Ptns conhecidas no GenBank não redundantes Grupos ortólogos conservados de fagos Grupos ortólogos conservados celulares Classificação taxonômica dos melhores pares

10 Correlação entre compostos virais e metagenomas celulares

11 Pangenoma Devido a baixa fração de sequências genômicas semelhantes, podemos concluir que estes metagenomas fazem parte de um pangenoma viral marinho Pangenoma é a soma de todos os genes comuns a todas as cepas mais os genes adicionados ao genótipo único encontrado em cada vírus isolado. Estes vírus possuem muitos genes mal conservados, possibilitando muitas possibilidades de novos genótipos. Outra hipótese para a formação de um pangenoma, seria a transferência genética através de agentes de transferência de genes(GTA). São partículas semelhantes a fagos, que podem conter uma coleção de genes bacterianos ou virais. A escassez de genes conhecidos nos novos vírus pode demonstrar que os GTAs são enriquecidos em genes mal conversados, possivelmente devido a uma pressão seletiva.

12 Vírus encontrados em regiões marinhas
NCLDV: nucleocytoplasmic large DNA viruses Pesquisa Blast, compara sequências fornecidas com sequências de um banco de dados.

13 A diversidade dos vírus RNA positivo de seus hospedeiros
Ordem dos Picornavirales – Picornavirus Diferentemente dos viromas de DNA, até 40% das leituras do viroma marinho de RNA apresentam similaridade com sequências de vírus conhecidos .

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15 INTRODUÇÃO A atividade microbiana modela a biogeoquímica do planeta e a saúde dos macroorganismos Importância da determinação destes metabolismos está na manipulação e entendimento dos ecossistemas Processo metabólico  importante pra o crescimento e sobrevivência nos ambientes A descrição de funções microbiais possui dificuldade de isolamento e cultivo O artigo compara 15 milhões de seqüências de 45 microbiomas distintos e pela primeira vez foi sequênciado 42 viromas distintos

16 Estudo das Associações em Biomas variados com relação ao metagenoma
Foram realizados análises estatísticas diferenciando as seguintes associações nos variados ecossistemas: Subterrâneo Hipersalino Marinho Água Doce Coral Microbialities Associações em psciculturas (Peixes) Associações a animais terrestres Associações a Mosquito

17 Porcentagem média das sequências similares aos principais metabolismos.
- Um total de sequências dos 45 metagenomas microbianos e sequências dos 42 metagenomas virais foram significamente semelhantes a genes funcionais da SEED. - Mostra uma análise das sequências genéticas atribuídas a cada subsistema principal ( vias metabólicas), com análise combinada entre os microbiomas e os viromas.

18 Diversidade funcional média e regularidades dos metagenomas, provadas de 9 biomas.
- Mostra que a maioria dos subsistemas estiveram representados em todas as amostras.

19 Análise funcional do metagenoma microbiano e viral, através de uma análise canônica discriminante(CDA), feita para testar a hipótese de que cada ambiente tem um perfil metabólico de distinção.

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21 Metagenôma microbiano e Metagenôma viral
Gráficos estão correlacionados ao esquema anterior : Melhor observação da força de influência dos processos metabólicos; Observações: Virulência é a capacidade patogênica de um microorganismo, medida pela mortalidade que ele produz e/ou por seu poder de invadir tecidos do hospedeiro. Nos microbiotas o metabolismo de proteínas apresenta pouca variação e relevante importância; Respiração no bioma de corais tem grande expressividade; Nos vírus, em geral, o metabolismo de carboidratos tem uma alta percentagem; Nos vírus devemos ressaltar o metabolismo do DNA que esta relacionado a reprodução viral.

22 Comparação de sequência similares conforme a descrição pelo SEED
Nos vírus, há a biossíntese da proteína FLhA , proteínas reguladoras de quimiotaxia (CheA e CheB) foram desproporcionais; Nos microbiotas , a proteína de motilidade, via secretoria tipo 2 e GldJ foram desproporcionais; A expressão de CheA e CheB em bacterias tem haver com a motilidade flagelar; Genes para flagelo Quimiotaxia Motilidade de deslizamento

23 Observações Adicionais
Essencialmente, toda a diversidade funcional foi representada nos vírus; Foi proposto que a frequência de um gene que determina uma função metabólica reflete sua importância em um meio independente da origem taxonômica; A transferência de genes pode estar controlando a distribuição destes dentro do ambiente.

24 Conclusões Os metabolismos variaram e as diferenças metagenomicas prevêem as condições biogeoquímica de cada ambiente

25 Conclusões Os vírus possuem capacidade de influenciar nas atividades metabólicas das microbiotas, sugerindo as seguintes funções: Repositório para armazenamento e divisão de genes entre seus hospedeiros microbianos Influência evolucionária global Desencadear novos mecanismos metabólicos através da plasticidade genomica

26 Conclusões Metagenômica:
Acesso a genes de microorganismos incultiváveis Limita a avaliação taxonômica e a estimativa da diversidade na biosfera Utilização biotecnológica como por exemplo a prospecção de enzimas

27 Biotecnologia

28 Obrigado!