Advisor | Ramos, Pablo Ivan Pereira | |
Author | Azevedo, Lucas Gentil | |
Access date | 2022-05-30T11:51:36Z | |
Available date | 2022-05-30T11:51:36Z | |
Document date | 2022 | |
Citation | AZEVEDO, Lucas Gentil. Priorização em larga-escala de proteínas-alvo para o desenvolvimento de novos compostos antileishmaniais e antígenos através da integração de dados multômicos e imunoinformática. 2022. 102f. Dissertação, (Mestrado)-Instituto Gonçalo Moniz, Fundação Oswaldo Cruz, Salvador, 2022. | pt_BR |
URI | https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/52984 | |
Abstract in Portuguese | As leishmanioses são um grupo de doenças negligenciadas causadas pela infecção por Leishmania spp., protozoários parasitas pertencentes à família dos tripanossomatídeos. O seu tratamento é baseado em quimioterápicos que apresentam crescente resistência, alta toxicidade e custo, cujas formulações menos tóxicas são inacessíveis para populações pobres. Nesse contexto, é necessário a busca por novas drogas que sejam eficazes e que possam ser amplamente usadas como terapia em todas as manifestações da doença. Porém, o processo de desenvolvimento tradicional de uma droga custa cerca de 1 bilhão de dólares, leva de 12-15 anos e aproximadamente 60% dos candidatos falham. A etapa inicial de identificação de alvos drogáveis pode ser facilitada pela utilização de dados multiômicos e ferramentas de bioinformática. O objetivo deste trabalho é ranquear proteínas alvo de parasitos do gênero Leishmania que satisfaçam características desejáveis do ponto de vista da drogabilidade, incluindo essencialidade, conservação, acessibilidade, expressão e importância metabólica, contribuindo para o desenho de fármacos mais específicos ao controle das leishmanioses. Além da descoberta de proteínas imunogênicas que possam ser usadas como alvo na produção de antígenos para a Reação Intradérmica de Montenegro. Quatorze genomas de espécies patogênicas de Leishmania foram utilizados como entrada no programa OrthoVenn2 para a definição de grupos de ortólogos entre todas as espécies. As proteínas homólogas ao proteoma humano foram filtradas através de alinhamentos com BLASTp. A expressão dos genes relacionados a essas proteínas foram avaliadas por um pipeline de processamento de dados de RNA-seq, e suas localizações subcelulares foram definidas por homologia com Trypanosoma brucei e, complementarmente, pelo consenso de preditores computacionais. A essencialidade dessas proteínas foi encontrada por homologia com Toxoplasma gondii e por reconstrução metabólica in silico com o Pathway Tools. O modelo 3D dos proteomas e a drogabilidade estrutural foi predito usando o PSI-BLAST, MODELLER e fpocket. Todos esses dados estão disponíveis gratuitamente em um web server. Foram selecionadas 4 espécies das 14 iniciais, e destas, 3.958 proteínas apresentaram-se divergentes ao proteoma humano, sendo expressas na forma amastigota do parasita e possuindo pelo menos uma cavidade estrutural altamente drogável. Uma função de ranqueamento dos alvos drogáveis foi construída para classificar as proteínas com base nos dados obtidos. As 20 proteínas mais bem classificadas pela função foram estudadas. Destas, 17 foram definidas como alvos redescobertos, ou seja, já foram descritos em Leishmania na literatura; 2 como alvos redirecionados, já descritos na literatura porém em outras espécies e 1 novo alvo foi descoberto. O alvo inédito é uma N-acetilglucosaminadolicil-fosfato que participa do importante processo da glicosilação do tipo N das proteínas. A maioria das proteínas foram anteriormente sugeridas na literatura como alvo, reforçando a capacidade da metodologia de achar proteínas com relevância biológica. Esforços futuros serão realizados para a construção do top 100 proteínas melhor ranqueadas, seguidos por validações experimentais dos alvos. 20 Proteínas com potencial de serem usadas como antígenos em exames imunológicos foram selecionadas, destas as 5 melhores tiveram os seus epítopos preditos resultando em uma lista de possíveis alvos antígenos para o desenvolvimento de novos substratos para os exames diagnósticos imunológicos. | pt_BR |
Sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES). Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia ( FAPESB). | pt_BR |
Language | por | pt_BR |
Rights | open access | pt_BR |
Subject in Portuguese | Leishmania | pt_BR |
Subject in Portuguese | Priorização de proteínas alvo | pt_BR |
Subject in Portuguese | Biologia computacional | pt_BR |
Subject in Portuguese | Imunobioinformática | pt_BR |
Title | Priorização em larga-escala de proteínas-alvo para o desenvolvimento de novos compostos antileishmaniais e antígenos através da integração de dados multômicos e imunoinformática | pt_BR |
Type | Dissertation | pt_BR |
Defense date | 2022 | |
Defense Institution | Instituto Gonçalo Moniz | pt_BR |
Degree level | Mestrado Acadêmico | pt_BR |
Place of Defense | Salvador | pt_BR |
Program | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia em Saúde e Medicina Investigativa | pt_BR |
Abstract | Leishmaniasis is a group of neglected diseases caused by Leishmania spp., a parasitic protozoa belonging to the family of trypanosomatids. Its treatment is based on chemotherapeutics that present increasing resistance, high toxicity and cost, whose less toxic formulations are inaccessible for poor populations. In this context, it is necessary to search for new drugs that are effective and can be widely used as therapy in all manifestations of the disease. However, the traditional drug development process costs around $1 billion, takes 12-15 years, and approximately 60% of applicants fail. The initial step of identifying druggable targets can be facilitated by the use of multiomic data and bioinformatics tools. The aim of this work is to rank proteins from parasites of the genus Leishmania that satisfy desirable characteristics of druggability, including essentiality, conservation, accessibility, expression and metabolic importance, contributing to the design of more specific drugs for the control of leishmaniasis. Furhermore, the discovery of immunogenic proteins that can be used as a target in the production of antigens in the Montenegro skin test. Fourteen genomes of pathogenic Leishmania species were used as input to the OrthoVenn2 program to define ortholog groups among all species. Proteins homologous to the human proteome were filtered through alignments with BLASTp. The expression of genes related to these proteins were evaluated by an pipeline of RNA-seq data processing, and their subcellular locations were defined by homology with Trypanosoma brucei and, in addition, by the consensus of computational predictors. The essentiality of these proteins was predicted by homology with Toxoplasma gondii and by metabolic reconstruction in silico with Pathway Tools. The 3D model of proteomes and structural druggability was predicted using PSI-BLAST, MODELLER and fpocket. All this data is freely available on a web server. Four species were selected from the 14 initial ones, and of these, 3958 proteins were found to be divergent from the human proteome, being expressed in the amastigote form of the parasite and presenting at least one highly druggable structural cavity. A druggable target ranking function was constructed to classify the proteins based on the data obtained. The 20 proteins best ranked by function were studied. Of these, 17 were defined as rediscovered targets, that is, they have already been described in Leishmania in the literature; 2 as redirected targets, already described in the literature but in other species and 1 new target was discovered. N-acetylglucosamine-dolicyl-phosphate participates in the important process of N-type glycosylation of proteins and was suggested as a new potential candidate found in this work. Most proteins were previously suggested in the literature as targets, reinforcing the methodology’s ability to identify proteins with biological relevance. Future efforts will be made to build the top 100 best-ranked proteins, followed by experimental validations of the targets. 20 proteins with the potential to be used as antigens in immunological tests were selected, of which the best 5 had their epitopes predicted, resulting in a list of possible antigenic targets for the development of new substrates for immunological diagnostic tests. | pt_BR |
Affilliation | Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Gonçalo Moniz. Salvador, BA, Brasil. | pt_BR |
Subject | Leishmania | pt_BR |
Subject | Target protein prioritization | pt_BR |
Subject | Computational biology | pt_BR |
Subject | Immunobioinformatics | pt_BR |
DeCS | Leishmania | pt_BR |
DeCS | Biologia Computacional | pt_BR |