DESENHO E VALIDAÇÃO DE PRIMERS IN SILICO PARA DETECÇÃO DO VÍRUS SINCICIAL RESPIRATÓRIO HUMANO

DESIGN AND VALIDATION OF PRIMERS IN SILICO FOR DETECTION OF HUMAN RESPIRATORY SYNCYTIAL VIRUS

Autores

  • Jackson Alves da Silva Queiroz Bacharel em Biomedicina – Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)
  • Luciane Soares Alves Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)
  • Deusilene Souza Vieira Dall’acqua Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz)
  • Luan Felipo Botelho Souza Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

DOI:

https://doi.org/10.37157/fimca.v4i1.6

Palavras-chave:

Desenho de primers, Bioinformática, Análise In Silico, Dímeros, Vírus Sincicial Respiratório, Hairpin, Drawing primers, Bioinformatics, Respiratory Syncytial Virus, In Silico Analysis, Dimers

Resumo

Introdução: O desenvolvimento de primers é extremamente importante para pesquisas moleculares. Objetivos: O presente estudo objetivou desenhar e validar primers in silico para detecção do vírus sincicial respiratório humano (RSVH). Materiais e Métodos: Foi construído um banco de 100 sequências de genoma completo do Vírus Sincicial Respiratório Humano (RSVH) depositadas no Genbank (NCBI). Realizado um alinhamento múltiplo global utilizando o algoritimo Clustal W, mapeadas as regiões conservadas e selecionado os primers. Posteriormente submetidos a análise dos parâmetros especificidade, pela ferramenta BLAST, concentração de GC%, TMelting, comprimento, formação de dímeros e hairpin utilizando o software Oligo Analyser, validando-os para uso in vitro. Para discussão dos resultados, foram selecionados 14 primers de estudos realizados, submetidos à metodologia proposta neste estudo, comparando os dados obtidos. A região alvo escolhida foi o gene da Glicoproteína G, pela presença de sítios conservados. Resultados: Os primers amplificam um fragmento de 381pb, que submetido a uma segunda PCR, resulta em 109 pb correspondente ao tipo A do vírus e 168 pb para o tipo B, permitindo a detecção viral e a distinção de genótipos. Os primers possuem tamanho de 21 a 24 pb, com uma temperatura de melting entre 48,9 oC e 55,3 oC. A concentração de GC% varia de 33,3% a 52,4%. O número de bases complementares na análise de dímeros e hairpin manteve-se abaixo de 5 bases. A Energia Livre de Gibbs (Delta G) acima de -9 kcal.moles(-1) como desejado. Conclusão: Os valores obtidos na validação dos primers estão em concordância com os já utilizados em estudos de referência, validando assim o seu uso in vitro.

Introduction: Developing primers is extremely important to molecular researches. Objectives: This study aims to drawing and validate in silico primers for detection of Human Respiratory Syncytial Virus (RSVH). Materials and Methods: It was built a database of 100 complete genome sequences of Human Respiratory Syncytial Virus (RSVH) deposited in the Genbank (NCBI), carried out a global multiple alignment using the algoritm Clustal W, thus mapping the conserved regions, and selecting primers, subsequently submitted to analysis of parameters such as specificity, by the BLAST tool, concentration of GC% TMelting, length, and formation of dimers and hairpins using the software Oligo Analyser, validating them to use in vitro. For discussion of the results, we selected 14 primers of studies already carried out and submitted the methodology proposed in this study, comparing the data obtained. The selected target region was the gene encoding the Glycoprotein G, by the presence of conserved sites. Results: The primers selected amplifies a fragment of 381 bp in the 1st PCR, which subjected to a second PCR results in 109 bp corresponding to the type A of the virus and 168 base pairs for the type Bwhat allows not only viral detection, as the distinction of the type to which it belongs. The primers have size from 21 to 24 base pairs, having a melting temperature (Tmelting) between 48,9o C and 55,3o C and GC% concentration ranging from 33.3% to 52.4%. The number of complementary bases in the dimers and hairpins analysis was maintained below 5 bases, while the Gibbs free energy (Delta G) was kept above kcal.mole -9(-1) as desired. Conclusion: All values obtained in the validation of the primers are in agreement with the ones already used in the reference studies, thereby validating its use in vitro.

Biografia do Autor

Jackson Alves da Silva Queiroz, Bacharel em Biomedicina – Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

Bacharel em Biomedicina – Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

Luciane Soares Alves, Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

Professora, Doutora – Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

Deusilene Souza Vieira Dall’acqua, Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz)

Graduada em Ciências Biológicas (2001) com Mestrado e Doutorado em Biologia Experimental na área de Virologia (2004 e 2010) pela Universidade Federal de Rondônia (UNIR). Pós Doutorado na área de Virologia Molecular pela Universidade Federal da Bahia/Departamento de Medicina - Serviço de Gastro-hepatologia (2016). Atualmente, Pesquisadora em Saúde Pública da Fundação Oswaldo Cruz Rondônia (FIOCRUZ) escritório FIOCRUZ Rondônia. Pesquisadora-Chefe do Laboratório de Virologia Molecular da FIOCRUZ-RO. Responsável pela Plataforma de PCR em Tempo Real da FIOCRUZ-RO. Vice Coordenadora do Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da Faculdade de Rondônia - FARO (CEP-FARO). Membro do Colegiado e Corpo Docente Permanente do Curso de Pós-Graduação em Biologia Experimental (PGBIOEXP) da Universidade Federal de Rondônia - UNIR. Orientadora em nível de Mestrado e Doutorado pelo PGBIOEXP/UNIR. Pesquisadora colaboradora do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Epidemiologia na Amazônia Ocidental (INCT-EpiAmO). Líder de diretório de grupo de pesquisa Endemias Virais da Amazônia. Vice Coordenadora de Ensino, Comunicação e Informação da FIOCRUZ-RO. Tem experiência na área de Virologia Molecular atuando em estudos relacionados com detecção, identificação e caracterização molecular dos vírus das Hepatites Virais, Arboviroses e Vírus Respiratórios. Currículo Lattes

Luan Felipo Botelho Souza, Faculdades Integradas Aparício Carvalho (FIMCA)

Graduado em Biomedicina pelo Centro Universitário Aparício Carvalho (2010). Doutorado e mestrado em Biologia experimental pelo Programa de Pós-graduação em Biologia Experimental da Universidade Federal de Rondônia (2014). Atualmente, pesquisador colaborador do Laboratório de Virologia Molecular e Ambulatório de Hepatites Virais da FIOCRUZ Rondônia, coordenador do curso de Biomedicina e professor do Centro Universitário Aparício Carvalho (FIMCA). Professor do curso de Medicina da Faculdade Metropolitana. Desenvolve pesquisa na área de virologia e biologia molecular, com ênfase em Hepatites Virais, Vírus Respiratórios e Arbovírus.

Referências

ABELS, S. et al. Reliable detection of respiratory syncytial virus infection in children for adequate hospital infection control management. Journal of Clinical Microbiology, v. 39, n. 9, p. 3135- 3139, 2001. https://dx.doi.org/10.1128%2FJCM.39.9.3135-3139.2001

ALBERTS, B. et al. Molecular biology of the cell (Garland Science, New York, NY). 2002.

ALTSCHUL, S.F. et al. Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology, v. 215, n. 3, p. 403-410, 1990. https://doi.org/10.1016/S0022-2836(05)80360-2

ALVAREZ, A.E. et al. Epidemiological and genetic characteristics associated with the severity of acute viral bronchiolitis by respiratory syncytial virus. Jornal de Pediatria, v. 89, n. 6, p. 531-543, 2013. https://doi.org/10.1016/j.jped.2013.02.022

ARBEX, W.; COSTA, V.S.; SILVA, M.V.G. Bioinformática como ferramenta nas pesquisas atuais. Anais do III Encontro de Genética e Melhoramento, Viçosa, UFV, 2006.

BEASLEY, E.M. et al. PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press, p. 55–71, San Diego, 1999.

BEEM, M. et al. Association of the chimpanzee coryza agent with acute respiratory disease in children. New England Journal of Medicine, v. 263, n. 11, p. 523-530, 1960. https://doi.org/10.1056/NEJM196009152631101

BERMAN, S. Epidemiology of acute respiratory infections in children in developing countries. Reviews of Infectious Disease, v. 13, 1991. https://doi.org/10.1093/clinids/13.supplement_6.s454

BRASIL. MINISTÉRIO DA SAÚDE. Manual de normas para infecção respiratória aguda. Sociedades brasileiras de pediatria e pneumologia, p. 1-27, 1991.

BROWN, T.A. Clonagem gênica e análise de DNA: uma introdução. Artmed, 4ed, 240p, 2003.

BUTLER, J.M.; RUITBERG, C.M.; VALLONE, P.M. Capillary electrophoresis as a tool for optimization of multiplex PCR reactions. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, v. 369, n. 3, p. 200-205, 2001. https://doi.org/10.1007/s002160000641

CAVALCANTI, M.P.C. et al. Avanços biotecnológicos para o diagnóstico das doenças infecciosas e parasitárias. Revista de Patologia Tropical, v. 37, n. 1, p. 01-14, 2008. https://doi.org/10.5216/rpt.v37i1.4026

COIRAS, M.T. et al. Simultaneous detection of influenza A, B, and C viruses, respiratory syncytial virus, and adenoviruses in clinical samples by multiplex reverse transcription nested-PCR assay. Journal of Medical Virology, v. 69, n. 1, p. 132-144, 2003. https://doi.org/10.1002/jmv.10255

DUNN, J.J.; MILLER, M.B. Emerging respiratory viruses other than influenza. Clinics in Laboratory Medicine, v. 34, n. 2, p. 409-430, 2014. https://doi.org/10.1016/j.cll.2014.02.011

EXPASY. Bioinformatics Resource Portal. Viral zone. Disponível em: <http://viralzone.expasy.org/>. Acesso em 20 ago. 2015. 19:50:23.

HACKING, D.; HULL, J. Respiratory syncytial virus—viral biology and the host response. Journal of Infection, v. 45, n. 1, p. 18-24, 2002. https://doi.org/10.1053/jinf.2002.1015

HALL, C.B.; DOUGLAS, R.G. Modes of transmission of respiratory syncytial virus. The Journal of Pediatrics, v. 99, n. 1, p. 100-103, 1981. https://doi.org/10.1016/s0022-3476(81)80969-9

HAMMITT, L.L. et al. Added value of an oropharyngeal swab in detection of viruses in children hospitalized with lower respiratory tract infection. Journal of Clinical Microbiology, v. 49, n. 6, p. 2318- 2320, 2011. https://doi.org/110.1128/JCM.02605-10

HU, A. et al. Simultaneous detection, subgrouping, and quantitation of respiratory syncytial virus A and B by real-time PCR. Journal of Clinical Microbiology, v. 41, n. 1, p. 149-154, 2003. https://doi.org/10.1128/JCM.41.1.149-154.2003

JOKELA, P. et al. Detection of human metapneumovirus and respiratory syncytial virus by duplex real-time RT-PCR assay in comparison with direct fluorescent assay. Clinical Microbiology and Infection, v. 16, n. 10, p. 1568-1573, 2010. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2010.03191.x

KOPELMAN, B.I; MIYOSHI, M.H. Infecção pelo vírus sincicial respiratório. Pediatria Moderna, v.35, n. 4, p. 233-9, 1999.

KUBISTA, M. et al. The real-time polymerase chain reaction. Molecular Aspects of Medicine, v. 27, n. 2, p. 95-125, 2006. https://doi.org/10.1016/j.mam.2005.12.007

LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de bioquímica. Sarvier, p.839, São Paulo, 2000.

MACEDO, S.E.C. et al. Infecção pelo vírus respiratório sincicial em crianças menores de um ano de idade internadas por doença respiratória aguda em Pelotas, RS. Jornal de Pneumologia. v.29, n. 1, p. 4-8, 2003. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/60854

MACHADO, D.B.B. et al. Identificação e caracterização molecular do vÍrus sincicial respiratório humano em crianças com infecções respiratórias de 2006 a 2010. 2012. Tese de Doutorado. Instituto Oswaldo Cruz.

MINALI, C.C.; DEBUR, M. do C.; FERRARI, L.P. Comparação entre as técnicas de imunofluorescencia indireta e PCR Multiplex para detecção de vírus respiratórios. Saúde, v. 1, n. 9, 2014. https://www.semanticscholar.org/paper/Compara%C3%A7%C3%A3o-entre-as-t%C3%A9cnicas-de-imunofluorescencia-Minali-Debur/e3485b8d520efe24cdf9ed9697bf092d7a6fc88b

MIYAO, C.R. et al. Infecções virais em crianças internadas por doença aguda do trato respiratório inferior. Jornal de Pediatria, v. 75, n. 5, p. 334-44, 1999. http://dx.doi.org/10.2223/JPED.326

MOURA, F.E.A. et al. Estudo de infecções respiratórias agudas virais em crianças atendidas em um centro pediátrico em Salvador (BA). Jornal Brasileiro de Patologia e Medicina Laboratorial. ed. 4, v.39, p. 275-282, 2003. https://doi.org/10.1590/S1676-24442003000400003

MULLIS, K.B. et al. The unusual origin of the polymerase chain reaction. Scientific American, v. 262, n. 4, p. 56-61, 1990. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0490-56

NCBI: National Center for Biotechnology Information Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/>. Acesso em 20 agos. 2015. 16:15:48.

PEARSON, W.R.; LIPMAN, D.J. Improved tools for biological sequence comparison. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 85, n. 8, p. 2444-2448, 1988. https://doi.org/10.1073/pnas.85.8.2444

PERANCONI, D.S. Alinhamento de seqüências biológicas em arquiteturas com memória distribuída. 2005. Dissertação de mestrado. Universidade do Vale do Rio dos Sinos.

SAMBROOK, J. et al. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989.

SANTORO, A. Caracterização e validação de marcadores microssatélites para golfinhos-rotadores (Stenella longirostris). 2008. Trabalho de Conclusão (Bacharelado – Ciências Biológicas). Universidade Estadual Paulista.

SETUBAL, J.C.; MEIDANIS, J.; SETUBAL-MEIDANIS. Introduction to computational molecular biology. PWS Publishing Company, 1997.

SMITH, C.L.; CANTOR, C.R. [28] Purification, specific fragmentation, and separation of large DNA molecules. Methods in Enzymology, v. 155, p. 449-467, 1987. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)55030-3

SUTMÖLLER, F. et al. Etiology of acute respiratory tract infections among children in a combined community and hospital study in Rio de Janeiro. Clinical Infectious Diseases, v. 20, n. 4, p. 854-860, 1995. https://doi.org/10.1093/clinids/20.4.854

WANG, X.; SEED, B. A PCR primer bank for quantitative gene expression analysis. Nucleic Acids Research, v. 31, n. 24, p. e154-e154, 2003. https://doi.org/10.1093/nar/gng154

WELLIVER, R.C. Respiratory syncytial virus immunoglobulin and monoclonal antibodies in the prevention and treatment of respiratory syncytial virus infection. In: Seminars in perinatology. WB Saunders, 1998. p. 87-95. https://doi.org/10.1016/s0146-0005(98)80010-4

WHILEY, D.M. et al. Detection of human respiratory syncytial virus in respiratory samples by LightCycler reverse transcriptase PCR. Journal of Clinical Microbiology, v. 40, n. 12, p. 4418-4422, 2002. https://doi.org/10.1128/JCM.40.12.4418-4422.2002

WILLIAMS, B.G. et al. Estimates of world-wide distribution of child deaths from acute respiratory infections. The Lancet Infectious Diseases, v. 2, n. 1, p. 25-32, 2002. https://doi.org/10.1016/s1473-3099(01)00170-0

ZLATEVA, K.T. et al. Subgroup prevalence and genotype circulation patterns of human respiratory syncytial virus in Belgium during ten successive epidemic seasons. Journal of Clinical Microbiology, v. 45, n. 9, p. 3022-3030, 2007. https://doi.org/10.1128/JCM.00339-07

Publicado

2017-12-01

Como Citar

Queiroz, J. A. da S., Alves, L. S., Dall’acqua, D. S. V., & Souza, L. F. B. (2017). DESENHO E VALIDAÇÃO DE PRIMERS IN SILICO PARA DETECÇÃO DO VÍRUS SINCICIAL RESPIRATÓRIO HUMANO: DESIGN AND VALIDATION OF PRIMERS IN SILICO FOR DETECTION OF HUMAN RESPIRATORY SYNCYTIAL VIRUS . REVISTA FIMCA, 4(1), 17-30. https://doi.org/10.37157/fimca.v4i1.6

Edição

Seção

Artigos Originais / Original Papers