Expressão em Escherichia coli de antigénios do Cell fusing agent virus (Flaviviridae: Flavivirus) como proteína de fusão

RESUMO: O Cell Fusing Agent Vírus (CFAV), considerado como o primeiro “flavivírus específicos de insectos” (ISF), parece estar exclusivamente adaptado aos seus hospedeiros, não replicando em células de vertebrados. Apesar de ter sido identificado há mais de três décadas (1975), a verdade é que muito pouco se conhece sobre a sua biologia. Dado o seu parentesco filogenético com alguns outros flavivírus encontrados naturalmente em mosquitos de diferentes géneros colhidos em diferentes regiões do globo, este vírus poderá ser usado como modelo para o estudo de ISF. No entanto, necessitam do desenvolvimento de ferramentas básicas, tais como clones moleculares ou baterias de soros contendo anticorpos que reconheçam uma ou mais proteínas codificadas pelo genoma viral, produzidas, por exemplo, a partir de antigénios virais produzidos de forma recombinante. Com este trabalho pretendeu-se a optimização de protocolos que permitiram a expressão e purificação parcial de quatro proteínas [duas proteínas estruturais (C e E) e duas não estruturais (NS3hel e NS5B)] do CFAV em E. coli, todas elas produzidas como proteínas de fusão com “caudas” (tags) de hexahistidina nos seus extremos carboxilo. Para a expansão do CFAV foram utilizadas células Aedes albopictus (C6/36). Após a realização da extracção do RNA viral e a obtenção de cDNA, procedeu-se amplificação, por RT-PCR, das regiões codificantes das proteínas C, E, NS3hel e NS5B, utilizando primers específicos. Os quatro fragmentos de DNA foram independentemente inseridos no vector pJTE1.2/blunt usando E. coli NovaBlue como hospedeira de clonagem e, posteriormente, inseridos em vectores de expressão pET-28b e pET-29b usando E. coli BL21(DE3)pLysS e Rosetta(DE3)pLysS como hospedeiras de expressão. Após da indução, expressão e purificação das proteínas recombinantes C, E, NS3hel e NS5B, foi confirmada a autenticidade destas proteínas produzidas através do método Western Blot com um anticorpo anti-histidina. --------- ABSTRACT: The Cell Fusing Agent virus (CFAV) considered as the first "insect- specific flavivirus" (ISF) and seems to be uniquely adapted to their hosts, not replicating in vertebrate cells. Although it has been known for more than three decades (1975), the truth is very little is known about its biology. Given its close phylogenetic relationship with other flavivirus naturally circulating in various genera of mosquitoes collected from different regions of the globe, this virus could be used as a model for the study of ISF. However, such studies require the development of experimental basic tools, such as molecular clones or serum batteries containing antibodies that recognize one or more proteins encoded by the viral genome, produced, for example, from viral antigens recombinant produced. In this work, we carried out the optimization of protocols that allowed the expression and partial purification of four proteins [two structural proteins (C and E) and two nonstructural proteins (NS3hel and NS5B)] CFAV in E. coli as fusion protein for c-terminal hexahistidine tags. For the expansion of the CFAV we used Aedes albopictus (C6/36) cells. After completion of the viral RNA extraction and cDNA obtained, amplification of the coding regions of the C, E, NS5B and NS3hel proteins was carried out by RT-PCR using specific primers. The four DNA fragments were independently inserted into the vector pJTE1.2/blunt using E. coli NovaBlue as cloning host and then inserted into expression vectors pET-28b and pET-29b using E. coli BL21(DE3)pLysS and Rosetta(DE3)pLysS as expression host. After induction, expression and purification of recombinant C, E, NS3hel and NS5B proteins Western Blot analyses with an anti-histidine antibody confirmed the authenticity of these proteins produced.

Uso de células de Aedes albopictus C6/36 na propagação e classificação de arbovírus das famílias Togaviridae, Flaviviridae, Bunyaviridae e Rhabdoviridae

Colônias de células de mosquito Aedes albopictus C6/36 foram infectadas com 23 arbovirus, sendo 19 destes existentes no Brasil, pertencentes às famílias Togaviridae, Flaviviridae, Bunyaviridae e Rhabdoviridae. A Replicação virai foi detectada por imunofluorescência indireta com todos os vírus estudados enquanto que o efeito citopático foi observado durante a infecção por alguns destes. No teste de imunofluorescência indireta utilizou-se fluidos ascíticos imunes de camundongos, específicos para os vírus estudados. A replicação virai caracterizada por grande produção de antígeno recomenda a utilização de células C6/36 na propagação e em tentativas de isolamento desses arbovirus. A técnica de imunofluorescência ofereceu importantes subsídios na classificação e identificação de vírus que replicam nestas células.

Evidências sorológicas da circulação do arbovírus Rocio (Flaviviridae) na Bahia

Oito casos com anticorpos anti-Rocio são descritos, de quatro cidades do Estado da Bahia, sendo seis portadores de anticorpos IgG (IH e TN) e dois IgM (ELISA e TN). Os autores comentam sobre a circulação deste arbovírus no Estado, e as possibilidades de reações cruzadas com outros vírus antigenicamente relacionados.

Molecular archaeology of Flaviviridae untranslated regions: duplicated RNA structures in the replication enhancer of flaviviruses and pestiviruses emerged via convergent evolution.

RNA secondary structures in the 3'untranslated regions (3'UTR) of the viruses of the family Flaviviridae, previously identified as essential (promoters) or beneficial (enhancers) for replication, have been analysed. Duplicated enhancer elements are revealed as a global feature in the evolution of the 3'UTR of distantly related viruses within the genera Flavivirus and Pestivirus. For the flaviviruses, duplicated structures occur in the 3'UTR of all four distantly related ecological virus subgroups (tick-borne, mosquito-borne, no known vector and insect-specific flaviviruses (ISFV). RNA structural differences distinguish tick-borne flaviviruses with discrete pathogenetic characteristics. For Aedes- and Culex-associated ISFV, secondary RNA structures with different conformations display numerous short ssRNA direct repeats, exposed as loops and bulges. Long quadruplicate regions comprise almost the entire 3'UTR of Culex-associated ISFV. Extended duplicated sequence and associated RNA structures were also discovered in the 3'UTR of pestiviruses. In both the Flavivirus and Pestivirus genera, duplicated RNA structures were localized to the enhancer regions of the 3'UTR suggesting an adaptive role predominantly in wild-type viruses. We propose sequence reiteration might act as a scaffold for dimerization of proteins involved in assembly of viral replicase complexes. Numerous nucleotide repeats exposed as loops/bulges might also interfere with host immune responses acting as a molecular sponge to sequester key host proteins or microRNAs.

First Identification of Culex flavivirus (Flaviviridae) in Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização molecular e relação filogenética do genoma completo dos arbovírus Bussuquara, Iguape, Ilhéus e Rocio (Família Flaviviridae, Gênero Flavivirus)

Os flavivírus são conhecidos por seu complexo ciclo biológico e importância na saúde pública e na economia mundial. Os aspectos ecológicos e quadros clínicos estão estreitamente relacionados à filogenia e evolução dos flavivírus. Este trabalho objetiva a caracterização molecular dos genomas dos flavivírus Bussuquara (VBSQ), Iguape (VIGU), Ilhéus (VILH) e Rocio (VROC), determinando relações filogenéticas com os demais integrantes do gênero Flavivirus. Foi realizado o seqüenciamento completo da região codificadora (ORF) e regiões não codificantes (RNC) 5’ e 3’; análise da estrutura secundária do RNA viral e das sequências conservadas da 3’RNC; determinação dos sítios de clivagem, glicosilação, resíduos Cis e motivos conservados na poliproteína; e as análises de similaridade e filogenética. Os genomas dos VBSQ, VIGU, VILH e VROC apresentaram a mesma organização que os demais flavivírus, medindo 10.815 nt, 10.922 nt, 10.775 nt, 10.794 nt, respectivamente. O padrão das sequências conservadas da 3’RNC do VBSQ foi RCS2-CS2-CS1, enquanto que para os VIGU, VILH e VROC foram CS3-RCS2-CS2-CS1. As características das estruturas secundárias do RNAs dos flavivírus em estudo foram similares aos demais flavivírus. O número dos sítios de glicosilação das proteínas PrM, E e NS1 foi distinto entre os flavivírus brasileiros, porém o padrão 6,12,12 dos resíduos de Cis e do sítios de clivagem permaneceram conservados. Na proteína E, alterações aminoacídicas pontuais foram observadas no peptídeo de fusão dos VBSQ, VIGU e VROC, e a sequência do tripepídeo RGD foi distinta para os quatro vírus em estudo. Os motivos determinantes das atividades de MTase-SAM da NS5, bem como da helicase e protease da NS3, permanecem conservados. Dentre os oito motivos da polimerase viral (NS5), somente os motivos V, VI e VII possuem alguma substituição nucleotídica para o VILH e VROC. As análises de similaridade mostram que VBSQ apresenta maior relação com VIGU enquanto que o VILH e VROC são mais relacionados entre si, porém sendo consideradas espécies virais distintas. Com base nas análises filogenéticas, características moleculares do genoma e biológicas, propõem-se a formação de três grupos genéticos: o grupo Rocio, que agrupa VROC e VILH; o grupo Bussuquara formado pelos VBSQ e Vírus naranjal e o grupo Aroa que inclui o Vírus Aroa e VIGU.

First Identification of Culex flavivirus (Flaviviridae) in Brazil

Introduction: Culex flavivirus (CxFV) was first isolated in 2007 from Culex pipiens in Japan and then identified in several other countries. Characterization of the CxFV showed that all strains are related to the cell fusing agent virus. In this manuscript we report the first identification of CxFV in South America. Material and Methods: We have collected Culex sp. mosquitoes using BG-Sentinel traps and manual aspirators. They were pooled according to genus, species, sex and location. Viral RNA was extracted and multiplex nested PCR was performed to test the presence of Flavivirus. The positive samples were isolated in C6/36 cells and sequenced for phylogenetic analyses. Results: 265 female Culex mosquitoes pooled in 83 pools were tested with specific CxFV, Saint Louis encephalitis virus (SLEV) and West Nile virus (WNV) primers. Our sequence data indicated maximum sequence similarity of 97% with CxFV. Discussion: In this study we report the circulation of CxFV in an urban setting where SLEV had previously caused an outbreak. In terms of public health, this is an important finding due to the assumption that the previous exposition of mosquitoes to CxFV might lessen the susceptibility of these mosquitoes to other flaviviruses. Copyright (C) 2012 S. Karger AG, Basel

Hepatitis C virus and other Flaviviridae viruses enter cells via low density lipoprotein receptor

Endocytosis of the Flaviviridae viruses, hepatitis C virus, GB virus C/hepatitis G virus, and bovine viral diarrheal virus (BVDV) was shown to be mediated by low density lipoprotein (LDL) receptors on cultured cells by several lines of evidence: by the demonstration that endocytosis of these virus correlated with LDL receptor activity, by complete inhibition of detectable endocytosis by anti-LDL receptor antibody, by inhibition with anti-apolipoprotein E and -apolipoprotein B antibodies, by chemical methods abrogating lipoprotein/LDL receptor interactions, and by inhibition with the endocytosis inhibitor phenylarsine oxide. Confirmatory evidence was provided by the lack of detectable LDL receptor on cells known to be resistant to BVDV infection. Endocytosis via the LDL receptor was shown to be mediated by complexing of the virus to very low density lipoprotein or LDL but not high density lipoprotein. Studies using LDL receptor-deficient cells or a cytolytic BVDV system indicated that the LDL receptor may be the main but not exclusive means of cell entry of these viruses. Studies on other types of viruses indicated that this mechanism may not be exclusive to Flaviviridae but may be used by viruses that associate with lipoprotein in the blood. These findings provide evidence that the family of LDL receptors may serve as viral receptors.

Frequency and genotypic distribution of GB virus C (GBV-C) among Colombian population with Hepatitis B (HBV) or Hepatitis C (HCV) infection

Background: GB virus C (GBV-C) is an enveloped positive-sense ssRNA virus belonging to the Flaviviridae family. Studies on the genetic variability of the GBV-C reveals the existence of six genotypes: genotype 1 predominates in West Africa, genotype 2 in Europe and America, genotype 3 in Asia, genotype 4 in Southwest Asia, genotype 5 in South Africa and genotype 6 in Indonesia. The aim of this study was to determine the frequency and genotypic distribution of GBV-C in the Colombian population. Methods: Two groups were analyzed: i) 408 Colombian blood donors infected with HCV (n = 250) and HBV (n = 158) from Bogota and ii) 99 indigenous people with HBV infection from Leticia, Amazonas. A fragment of 344 bp from the 5' untranslated region (5' UTR) was amplified by nested RT PCR. Viral sequences were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from each genotype obtained from GenBank (n = 160). Bayesian phylogenetic analyses were conducted using Markov chain Monte Carlo (MCMC) approach to obtain the MCC tree using BEAST v. 1.5.3. Results: Among blood donors, from 158 HBsAg positive samples, eight 5.06% (n = 8) were positive for GBV-C and from 250 anti-HCV positive samples, 3.2%(n = 8) were positive for GBV-C. Also, 7.7% (n = 7) GBV-C positive samples were found among indigenous people from Leticia. A phylogenetic analysis revealed the presence of the following GBV-C genotypes among blood donors: 2a (41.6%), 1 (33.3%), 3 (16.6%) and 2b (8.3%). All genotype 1 sequences were found in co-infection with HBV and 4/5 sequences genotype 2a were found in co-infection with HCV. All sequences from indigenous people from Leticia were classified as genotype 3. The presence of GBV-C infection was not correlated with the sex (p = 0.43), age (p = 0.38) or origin (p = 0.17). Conclusions: It was found a high frequency of GBV-C genotype 1 and 2 in blood donors. The presence of genotype 3 in indigenous population was previously reported from Santa Marta region in Colombia and in native people from Venezuela and Bolivia. This fact may be correlated to the ancient movements of Asian people to South America a long time ago.

Significance in replication of the terminal nucleotides of the Flavivirus genome

Point mutations that resulted in a substitution of the conserved 3'-penultimate cytidine in genomic RNA or the RNA negative strand of the self-amplifying replicon of the Flavivirus Kunjin virus completely blocked in vivo replication. Similarly, substitutions of the conserved 3'-terminal uridine in the RNA negative or positive strand completely blocked replication or caused much-reduced replication, respectively. The same preference for cytidine in the 3'-terminal dinucleotide was noted in reports of the in vitro activity of the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) for the other genera of Flaviviridae that also employ a double-stranded RNA (dsRNA) template to initiate asymmetric semiconservative RNA positive-strand synthesis. The Kunjin virus replicon results were interpreted in the context of a proposed model for initiation of RNA synthesis based on the solved crystal structure of the RdRp of phi6 bacteriophage, which also replicates efficiently using a dsRNA template with conserved 3'-penultimate cytidines and a 3'-terminal pyrimidine. A previously untested substitution of the conserved pentanucleotide at the top of the 3'-terminal stem-loop of all Flavivirus species also blocked detectable in vivo replication of the Kunjin virus replicon RNA.

Avaliação da infecção de megacariócitos e plaquetas pelo VHC e sua influência na fisiopatologia da hepatite C

Pós-graduação em Pesquisa e Desenvolvimento (Biotecnologia Médica) - FMB

Recent occurence of human infection by Rocio arbovirus in Ribeira Valley, Brazil

The presence of IgM antibodies to Rocio in sera of two children from rural area of Ribeira Valley, Brazil, was detected by MAC-ELISA. This new arbovirus of the Flaviviridae family was responsible for an extensive encephalitis epidemic that occurred in the region in 1975-1977. Since 1980 no human disease caused by this virus has been diagnosed. An improvement on surveillance of Rocio infections and on the researches for virus identification in suspected vectors and reservoirs is necessary.

Flaviviruses in mosquitoes from Southern Portugal, 2009-2010

Os flavivírus são vírus pertencentes à família Flaviviridae, género Flavivirus. Estes formam um grande grupo caraterizado pela sua ampla distribuição e diversidade genética. Os flavivírus são, na sua maioria, transmitidos por artrópodes vectores incluíndo agentes patogénicos para humanos e animais que podem potencialmente provocar grandes epidemias e causar elevadas taxas de mortalidade e morbidade. Nos últimos anos, tem-se registado uma grande expansão a nível da distribuição geográfica dos flavivirus e diversidade dos seus hospedeiros. O vírus do Nilo Ocidental tem sido continuamente detectado em toda a Europa recentemente, e também isolado de mosquitos colhidos no Sul de Portugal, onde já foram registados casos humanos e animais. O principal objectivo deste trabalho é o rastreio de flavivírus em mosquitos colhidos em duas regiões do Sul de Portugal, onde os mesmos foram anteriormente detectados. As colheitas de mosquitos foram realizadas em 24 locais em zonas húmidas nos districtos de Faro e Setúbal, através de armadilhas luminosas tipo CDC com CO2 e aspiradores mecânicos manuais para colheita de mosquitos em repouso em abrigos de animais. Os mosquitos colhidos foram agrupados por lotes contendo aproximadamente 50 espécimens cada, e rastreados para a presença de flavivírus por heminested RT-PCR, direccionado à amplificação de um pequeno fragmento do gene NS5 usando oligonucleótidos degenerados específicos para flavivírus. Entre Abril e Outubro de 2009 e 2010 foram colhidos no total 36273 mosquitos pertencentes às seguintes espécies: Anopheles algeriensis, An.atroparvus, Aedes berlandi, Ae.caspius, Ae.detritus, Coquillettidia richiardii, Culex laticinctus, Cx.pipiens, Cx.theileri, Cx.univittatus, Culiseta annulata, Cs.longiareolata, Cs.subochrea, e Uranotaenia unguiculata. As espécies mais abundantes foram Ae.caspius, Cx.theileri e Cx.pipiens, respectivamente. Contudo, as densidades de mosquitos foram variáveis de acordo com o método de colheita e área de amostragem. As densidades de mosquitos colhidos em 2010 foram quatro vezes superior às registadas no ano anterior. No total foram analisados 745 lotes dos quais 31% testaram positivos para a presença de sequências de flavivirus. As espécies que apresentaram taxas de positividade mais elevadas foram: An.algeriensis com uma Taxa Mínima de Infecção (TMI) de 56/1000 no Algarve em 2009, Cs.annulata TMI =22/1000 no Algarve em 2010, Cx.theileri e Cx.pipiens em Setúbal em 2010, TMI =20/1000. An. atroparvus, Ae. caspius, Ae. detritus e Cx. univittatus também produziram lotes positives. No geral, a positividade foi maior no Algarve. Análise das sequências virais obtidas revelou homologia das nossas sequências virais com sequências de referência de flavivírus específicos de mosquitos depositadas em bases de dados de acesso livre. A análise filogenética reflectiu a variabilidade genética dos flavivírus e revelou a relação genética das nossas sequências com as de outros flavivírus, especialmente os específicos de insectos. Tendo em consideração os anteriores isolamentos do vírus do Nilo Ocidental, o aumento acentuado nas densidades de mosquitos, o aumento de temperaturas que se tem vindo a registar, os casos recentes de transmissão de flavivírus por toda a Europa e o padrão desconhecido e imprevisível dos surtos destes vírus, os programas contínuos de vigilância epidemiológica têm-se revelado uma ferramenta indispensável para a Saúde Pública.

Cytokine and nitric oxide production by mouse macrophages infected with brazilian flaviviruses

The Flaviviridae family, Flavivirus genus includes viruses that are transmitted to vertebrates by infected mosquitoes or ticks. The genus Flavivirus includes a variety of viruses that cause diseases such as acute febrile illness, encephalitis, and hemorrhagic fever. Flaviviruses primarily infect blood monocytes and tissue macrophages, which have been shown to be permissive, supporting viral replication and serving as virus reservoirs. On the other hand, these cells may have an important antiviral activity related to modulation by cytokine production and by the capacity of these cells to synthesize reactive free radicals such as nitric oxide (NO) which can have a microbicidal effect. The present study was performed in order to determine the production of cytokines interleukin-1beta (IL-1β), tumor necrosis factor -alpha (TNF-α), transforming growth factor- beta (TGF-β) and interferon -alpha (IFN-α) and NO by macrophages infected with one of four Brazilian flaviviruses, Bussuquara virus (BUSV), Yellow Fever virus (YFV), Rocio virus (ROCV) and Encephalitis Saint Louis virus (SLEV), and to verify the possible antiviral effect of NO during macrophage infection with ROCV. Moreover, we asked if the different viruses were able to regulate bacterial lipopolysaccharide (LPS) induced cytokine production. Our results showed that YFV and SLEV reduced the production of IL-1β and TGF-β by LPS-stimulated macrophages, while ROCV only diminished LPS-stimulated TGF-β synthesis. On the other hand, BUSV more likely favored an enhancement of the LPS-induced production of IL-1β by macrophages. Additionally, while most of the viruses stimulated the production of IFN-α, none of them altered the production of TNF-α by murine macrophages. Interestingly, all viruses induced synthesis of NO that was not correlated with antiviral activity for ROCV.