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Docente: Prof. Dr. Felipe S. Chambergo – [email protected] Data: Quinta-feira 14 – 18 h / Sala: 203 Edifício I1. USP – 2020 Biotecnologia ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia 1 o semestre 2020

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Page 1: Biotecnologia - Universidade de São Paulo...Biotecnologia ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia 1o semestre 2020 Vírus, Bactérias, Fungos, Parasitas. Resposta imune

Docente: Prof. Dr. Felipe S. Chambergo – [email protected] Data: Quinta-feira 14 – 18 h / Sala: 203 Edifício I1.

USP – 2020

Biotecnologia

ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

1o semestre 2020

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Vírus, Bactérias, Fungos,

Parasitas.

Resposta imune contra agentes infecciosos

Vírus: morfologia, classificação e replicação. Doenças causadas por vírus em: - Humanos, - Animais, - Plantas

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- A defesa contra microrganismos é mediada pelos mecanismos efetores da imunidade inata e adaptativa. - O sistema imunológico responde de maneira especializada e distinta a diferentes tipos de microrganismos para combater esses agentes infecciosos da forma mais eficaz possível. - A sobrevivência e a patogenicidade dos microrganismos em um hospedeiro são criticamente influenciadas pela capacidade dos microrganismos para evadir-se ou resistir aos mecanismos efetores da imunidade. -Muitos microrganismos estabelecem infecções latentes ou persistentes, nas quais a resposta imune controla, mas não elimina o microrganismo e, o microrganismo sobrevive sem propagar a infecção. - Em muitas infecções, as lesões teciduais e doenças podem ser causadas pela resposta do hospedeiro ao microrganismo mais do que pelo próprio microrganismo. • Defeitos hereditários e adquiridos na imunidade inata e adaptativa são importantes causas de susceptibilidade a infecções.

Generalidades:

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Resposta imune a bactérias

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Resposta imune a Parasitas

DOI:10.1007/s00281-016-0606-9

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Resposta alérgica

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Resposta imune a

Vírus

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Morfologia, classificação e replicação Doenças causadas por vírus em

humanos, animais e plantas

Vírus

doi: 10.1093/nar/gkq901 Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Estimado de aproximadamente 1031 vírus no planeta (Breitbart and Rohwer, 2005)

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Proteção do genoma pelo capsídeo viral. Os capsídeos são constituídos por proteínas virais com propriedades de auto reconhecimento, o que propicia a formação de complexos chamados protômeros.

No caso dos vírus envelopados o capsídeo passa a ser chamado de nucleocapsídeo.

Estrutura dos vírus

Não Envelopados (Adenovírus) Envelopados (Herpesvírus)

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Vírus dsDNA Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Vírus ssDNA

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Vírus com transcrição Reversa

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Vírus dsRNA

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Vírus RNA(+)

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Vírus RNA(-)

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Adenovirus, Herpes e Variola

Parvoviridae (Verrugas) HIV

Polio, Febre aftosa, resfriados, enterovirus,

encefalitis em equinos, Febre amarela, dengue, Hepatite A e

C, Zika, Chikungunya, Coronavírus

Influenza, Raiva, Sarampo,

caxumba, Ebola

Rotavirus

Hepatite B

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Infecção Viral

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Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Interação Vírus-Hospedeiro

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The cellular RIG-like receptors (RLR) belong to an innate sensor pathway that recognize RNA virus products and activates cellular antiviral state. - Apoptosis - Produção de IL - Síntese de Interferon

Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

Interação Vírus-Hospedeiro

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Liberação/Brotamento

Source: ViralZone:www.expasy.org/viralzone, SIB Swiss Institute of Bioinformatics)

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In the last two decades, coronavirus has caused two large-scale pandemics, SARS in 2002 and the Middle East respiratory syndrome (MERS) in 2012. In December 2019, a novel coronavirus (SARS-CoV-2) induced an outbreak of pneumonia in Wuhan, China, restated the risk of coronaviruses posed to public health. The infection routes and pathogenesis of SARS-CoV-2 are not fully understood, and the study of SARS-CoV-2 host cell receptor ACE2 could be valuable for the prevention and treatment of the COVID-19.

Um novo coronavírus (SARS-CoV-2) é uma nova cepa que não foi previamente identificada em humanos e causa a doença que foi

denominada "doença de coronavírus 2019" (abreviada como "COVID-19")

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https://www.sinobiological.com/research/virus/coronavirus-overview

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Gene name Coding region(nt) Protein length(aa) orf1a 266-13483 4405

orf1ab 266-13468, 13468- 21555 7096 S 21563 - 25384 1273 3a 25393 - 26220 275 3b 25814-25882 22 26183-26281 32

E (envelope protein) 26245-26472 75

M (matrix protein) 26523- 27191 222 p6 27202:27387 61 7a 27394- 27759 121 7b 27756:27887 43 8b 27894 - 28259 121 9b 28284-28577 97

N(nucleocapsid) 28274 - 29533 419 orf14 28734-28955 73

~29.8 kb Organização gênica doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.001

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Figure 3

The Lancet 2020 395, 565-574DOI: (10.1016/S0140-6736(20)30251-8) doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8

Apresentador
Notas de apresentação
Phylogenetic analysis of full-length genomes of 2019-nCoV and representative viruses of the genus Betacoronavirus 2019-nCoV=2019 novel coronavirus. MERS-CoV=Middle East respiratory syndrome coronavirus. SARS-CoV=severe acute respiratory syndrome coronavirus.
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doi: 10.3390/v11010059

Four major viral structural proteins, namely spike (S), envelope (E), membrane (M), and nucleocapsid (N) proteins 3–5, that follow the characteristic gene order [5′-replicase (rep gene), spike (S), envelope (E), membrane (M), nucleocapsid (N)-3′] with short untranslated regions at both termini. The S protein is in charge of receptor-binding and subsequent viral entry into host cells, and is therefore a major therapeutic target

25 proteínas não estruturais (nps)

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Figure 1

The Lancet 2020 395, 565-574DOI: (10.1016/S0140-6736(20)30251-8) doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8

Apresentador
Notas de apresentação
Sequence comparison and genomic organisation of 2019-nCoV (A) Sequence alignment of eight full-length genomes of 2019-nCoV, 29 829 base pairs in length, with a few nucleotides truncated at both ends of the genome. (B) Coding regions of 2019-nCoV, bat-SL-CoVZC45, bat-SL-CoVZXC21, SARS-CoV, and MERS-CoV. Only open reading frames of more than 100 nucleotides are shown. 2019-nCoV=2019 novel coronavirus. SARS-CoV=severe acute respiratory syndrome coronavirus. MERS-CoV=Middle East respiratory syndrome coronavirus.
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doi.org/10.1016/j.chom.2020.02.001

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doi.org/10.1101/2020.01.24.915157

The 2019-new coronavirus epidemic: evidence for virus evolution “O salto de Espécie”

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doi.org/10.1038/s41591-020-0820-9

With coordinates based on SARS-CoV, they are Y442, L472, N479, D480, T487 and Y4911, which correspond to L455, F486, Q493, S494, N501 and Y505 in SARS-CoV-2. Five of these six residues differ between SARS-CoV-2 and SARS-CoV. On the basis of structural studies and biochemical experiments, SARS-CoV-2 seems to have an RBD that binds with high affinity to ACE2 from humans, ferrets, cats and other species with high receptor homology

Our analyses clearly show that SARS-CoV-2 is not a laboratory construct or a purposefully manipulated virus.

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Analysis of the receptor use of 2019-nCoV.

doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

Os sintomas clínicos típicos desses pacientes são febre, tosse seca, dificuldades respiratórias (dispneia), dor de cabeça e pneumonia. O início da doença pode resultar em insuficiência respiratória progressiva devido a dano alveolar (como observado pelas imagens transversais de tomografia computadorizada do tórax) e até morte. Determinou-se que a doença era causada por pneumonia induzida por vírus de acordo com sintomas clínicos e outros critérios, incluindo aumento da temperatura corporal, diminuição do número de linfócitos e glóbulos brancos (embora os níveis destes últimos às vezes sejam normais), novos infiltrados pulmonares na radiografia de tórax e nenhuma melhora óbvia após o tratamento com antibióticos por três dias

hACE2, human ACE2; bACE2, ACE2 of Rhinolophus sinicus (bat); cACE2, civet ACE2; sACE2, swine ACE2 (pig); mACE2, mouse ACE2. Green, ACE2; red, viral protein (N); blue, DAPI (nuclei).

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https://doi.org/10.1101/2020.01.26.919985

Our analysis suggested that the expression of ACE2 is concentrated in a special population of AT2 which expresses many other genes favoring the viral process. The abundant expression of ACE2 in a population of AT2 explained the severe alveolar damage after infection. Alveolar type 2 progenitor cells (AT2) seem closest to clinical translation, specifying the evidence that AT2 may satisfactorily control the immune response to decrease lung injury by stabilizing host immune-competence and a classic and crucial resource for lung regeneration and repair. AT2 cells are important for the production of surfactant. The AT2 cell secretes, synthesizes, and reutilizes the protein and lipid constituents of pulmonary surfactant. (doi: 10.1038/s41420-019-0147-9)

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1

2

3a 3b

4

5

6

7

Ciclo de vida

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Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding

Prof Roujian Lu, MSc, Xiang Zhao, MD, Juan Li, PhD, Peihua Niu, PhD, Bo Yang, MSc, Honglong Wu, MSc, Prof Wenling Wang, PhD, Hao Song, PhD, Baoying Huang, PhD, Na Zhu, PhD, Prof Yuhai Bi, PhD, Prof Xuejun Ma, PhD, Prof Faxian Zhan, PhD, Liang Wang,

PhD, Tao Hu, MSc, Hong Zhou, PhD, Prof Zhenhong Hu, MD, Prof Weimin Zhou, MD, Li Zhao, PhD, Jing Chen, MSc, Yao Meng, PhD, Ji Wang, PhD, Yang Lin, BS, Jianying Yuan, MSc, Zhihao Xie, BS, Jinmin Ma, PhD, Prof William J Liu, PhD, Prof Dayan Wang, PhD, Prof Wenbo Xu, MD, Prof Edward C Holmes, PhD, Prof George F Gao, DPhil, Prof Guizhen Wu, MD, Prof Weijun Chen, PhD, Prof

Weifeng Shi, PhD, Prof Wenjie Tan, MD

The Lancet Volume 395, Issue 10224, Pages 565-574 (February 2020)

DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30251-8

https://biology.stackexchange.com/

Liberação/Brotamento

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Empresas de Biotecnologia anunciam primeira vacina experimental contra o Coronavírus (2019-nCoV).

A ModernaTX, Inc (https://www.modernatx.com/, USA), utilizando uma plataforma de mRNA desenvolveu a vacina mRNA-1273 (o mRNA codifica para proteína S (spike) do novo coronavírus) (https://clinicaltrials.gov/). A Clover Biopharmaceuticals (http://www.cloverbiopharma.com, China) desenvolveu uma vacina contra a proteína trimerica S (spike) do novo coronavírus. A proteína S trimérica do 2019-nCoV é considerada responsável pela ligação ao receptor da superfície celular ACE2 do hospedeiro e permite o ingresso do vírus ao interior celular.

Fonte: http://www.cloverbiopharma.com/

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doi: 10.3390/v11010059

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doi: 10.3390/v11010059

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Abstract An attractive drug target among coronaviruses is the main protease (Mpro, 3CLpro), due to its essential role in processing the polyproteins that are translated from the viral RNA. We report the X-ray structures of the unliganded SARS-CoV-2 Mpro and its complex with an α-ketoamide inhibitor. This was derived from a previously designed inhibitor but with the P3-P2 amide bond incorporated into a pyridone ring to enhance the half-life of the compound in plasma. Based on the structure, we developed the lead compound into a potent inhibitor of the SARS-CoV-2 Mpro. The pharmacokinetic characterization of the optimized inhibitor reveals a pronounced lung tropism and suitability for administration by the inhalative route.

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Guo et al 2020. Military Medical Research

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https://www.niaid.nih.gov/diseases-conditions/coronaviruses

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Vírus e o Meio Ambiente

https://doi.org/10.1038/nrmicro1750

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doi.org/10.1038/nature08060

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Saida Plantas

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Saída Bactérias

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Referências ABBAS, Abul K.; LICHTMAN, Andrew H.; PILLAI, Shiv.. Imunologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. BROOKS, Geo. F. et al. Microbiologia médica de Jawetz, Melnick e Adelberg. 26. ed. Porto Alegre: AMGH, 2014. BURMESTER & Antonio Pezzutto, Color Atlas of Immunology 2003. HALL, John Edward; GUYTON, Arthur C. Guyton & Hall tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. LEVINSON, Warren. Microbiologia médica e imunologia. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010. SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TORTORA, Gerard J.; FUNKE, Berdell R.; CASE, Christine L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. http://www.downloads.imune.net/medicalbooks/atlas_immunology.pdf