Novo coronavírus pode também integrar seu material genético no nosso genoma, indica estudo
Em um estudo publicado como preprint (ainda não revisado por pares) esta semana na plataforma bioRvix (1) - mas já amplamente repercutido na comunidade científica -, pesquisadores encontraram fortes evidências de que o novo coronavírus (SARS-CoV-2) possui mais uma habilidade, e similar àquela associada a retrovírus (ex.: HIV): consegue integrar partes do seu material genético (RNA) no genoma (DNA) das nossas células, mesmo não possuindo a enzima transcriptase reversa. O fenômeno, se real e frequente, pode ter profundas implicações que vão desde falso sinal de infecção ativa até resultados equivocados em estudos clínicos avaliando estratégias terapêuticas contra a COVID-19.
Testes RT-PCR positivos (detecção de sequências específicas do RNA viral alvo) contínuos e recorrentes têm sido reportados em pacientes semanas ou meses após recuperação de uma infecção inicial com o SARS-CoV-2. Apesar de um número desses casos estarem provavelmente associados a casos já reportados de reinfecção, estudos controlados têm sugerido que vários casos "re-positivos" não estão sendo causados por reinfecção. Além disso, nenhum vírus replicante-competente (partícula viral infecciosa) tem sido isolado ou disseminado a partir desses pacientes. A causa para tal prolongada e recorrente produção de RNA viral é, portanto, desconhecida.
O SARS-CoV-2 é um vírus cujo genoma é uma cadeia-positiva de RNA, empregando a enzima RNA polimerase RNA-dependente para replicar seu RNA genômico e transcrever seus RNAs sub-genômicos. E assim como vários outros vírus, o material genético viral inserido pelo novo coronavírus na célula hospedeira permanece separado do DNA no núcleo celular - ou pelo menos isso é esperado. Nesse sentido, uma possibilidade é que os RNAs do SARS-CoV-2 podem ser reverso-transcritos (transformados em sequências de DNA) e integrados no genoma humano, com a transcrição das cópias de DNA integrado sendo responsáveis pelos testes positivos de PCR.
Atividade de transcriptase reversa (RT) endógena têm sido observada em células humanas, e os produtos de transcrição reversa têm sido mostrados de se tornarem integrados no nosso genoma. Por exemplo, transcritos do gene APP (responsável pela expressão da proteína precursora de amiloide) têm sido mostrados de serem reverso-transcritos por RT endógena, com os fragmentos resultantes integrados no genoma de neurônios e transcritos. Elementos humanos LINE-1 (~17% do genoma humano), um tipo de retrotransposon autônomo, são uma potencial fonte de RT endógenos, capazes de retro-transportar a si mesmos e outros elementos não-autônomos, além de possuírem alta afinidade de ligação a sequências de RNA.
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> Os transposons são elementos genéticos móveis. Retrotransposons são caracterizados pelo fato de se movimentarem no genoma passando pelo processo de transcrição (síntese de RNA a partir de DNA).
> As sequências de RNA são formadas por bases nitrogenadas (letras) idênticas àquelas do DNA, com uma diferença: a base timina (T) é substituída por uracila (U). Para mais informações, acesse: Letras artificiais e o maquinário genético
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No novo estudo - liderado pelo biólogo molecular Rudolf Jaenisch do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), EUA -, os pesquisadores resolveram investigar em mais detalhes a hipótese do RNA viral do SARS-CoV-2 estar sendo possivelmente transcrito e integrado no DNA humano, em uma série de testes in vitro e análises de bancos de dados genômicos.
Primeiro, os pesquisadores encontraram transcritos quiméricos consistindo de sequências do DNA celular humano fusionadas com sequências virais em bancos de dados de células cultivadas in vitro e de células primárias de pacientes infectados com o SARS-CoV-2, e consistentes com a transcrição de sequências virais integradas no genoma humano.
Para corroborar essa primeira evidência e testar se o RNA do SARS-CoV-2 é realmente capaz de ser integrado nos nossos cromossomos, os pesquisadores adicionaram o gene para transcriptase reversa em células humanas (cultura in vitro) e misturaram estas com partículas virais infecciosas do SARS-CoV-2. Em outros dois experimentos similares, eles realizaram o mesmo procedimento, porém usando a transcriptase reversa oriunda do HIV ou sequências de elementos LINE-1.
Após análises genômicas das células em cultura, os resultados mostraram que em todos os experimentos partes do RNA total do SARS-CoV-2 - a maior parte, aparentemente, fragmentos sub-genômicos - foram de fato convertidos em DNA e integrados nos cromossomos humanos. Isso exclui a possibilidade da produção de partículas virais infecciosas, mas possibilita a síntese de sequências virais pelas células infectadas. Como os elementos LINE-1 estão naturalmente presentes no genoma humano e ativos em certa extensão (~100 de 500 mil cópias ativas), a integração do SARS-CoV-2 em indivíduos com COVID-19 - e, consequentemente, contínua produção de RNA viral pelo DNA humano - pode estar ocorrendo, especialmente em pessoas também co-infectadas com o vírus HIV (fonte extra de transcriptase reversa). Isso pode explicar os vários casos de persistente "infecção" do novo coronavírus, mesmo após recuperação (fase convalescente).
Além disso, os pesquisadores também encontraram que a expressão dos elementos LINE-1 pode ser induzida pela infecção com o SARS-CoV-2 ou pela exposição de citocinas, sugerindo um mecanismo molecular responsável pela retro-integração do RNA desse vírus - especialmente considerando que um excesso de produção de citocinas é uma das características clínicas amplamente reportadas da COVID-19.
Uma importante questão levantada pelos pesquisadores é se as sequências integradas de SARS-CoV-2 podem expressar antígenos virais. Em caso afirmativo, isso seria de enorme interesse clínico, porque a contínua síntese de antígenos virais além da replicação viral normal pode servir como um gatilho extra no sentido de aumentar as respostas imunes nos pacientes com COVID-19 - ou mesmo de reações autoimunes -, potencialmente afetando o curso (evolução de severidade) e tratamento da doença. É possível que as consequências clínicas dos fragmentos virais integrados podem depender dos locais de inserção no genoma humano, e da regulação epigenética, algo já demonstrado em pacientes infectados pelo HIV. E o mesmo pode estar ocorrendo com outros vírus (Dengue, Zika, Influenza), os quais podem estar sujeitos a retro-integração, com esse processo potencialmente afetando a progressão das doenças associadas (ex.: gripe).
Seguindo esse caminho, temos outra implicação clínica relevante: a dependência de testes PCR para avaliar o efeito de tratamentos sobre a replicação viral e a carga viral podem não refletir a eficácia do tratamento para suprimir a replicação viral, já que o teste RT-PCR pode detectar transcritos virais de sequências estáveis integradas no genoma humano, ao invés de partículas virais viáveis.
Outra dúvida que surge é se as células com RNA viral retro-integrado do SARS-CoV-2 possuem longo tempo de permanência e capacidade de replicação no corpo humano, e o que isso pode significar para a saúde humana a longo prazo. De um ponto de vista evolucionário, a retro-integração de RNA-viral por elementos LINE-1 pode ser uma resposta adaptativa do hospedeiro para fornecer expressão sustentada de antígenos, possivelmente otimizando a imunidade preventiva (uma espécie de "vacina de DNA natural"). Por outro lado, essa possível função adaptativa pode estar associada a potenciais efeitos deletérios dependendo da infecção viral.
> Você sabia que em torno de 8% do genoma humano é composto por sequências de RNA viral que foram retro-integradas no nosso DNA? Isso é superior a 6 vezes mais DNA do que é encontrado em todos os nossos ~20 mil genes codificadores de proteínas! Essa, aliás, é uma importante fonte de novas informações genéticas para os processos evolutivos (transferência lateral de sequências genéticas), e uma prova inquestionável da evolução biológica. Para mais informações sobre esse tema, acesse: Como nova informação genética é gerada durante o processo evolutivo?
(1) Publicação do estudo (preprint): https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1.full.pdf
Referência adicional: Science Magazine
Reviewed by Saber Atualizado
on
dezembro 18, 2020
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