Análise da distribuição das alterações mutacionais do vírus da imunodeficiência humana tipo 1 (HIV-1) em ciclo único de infecção in vitro
Data
2024-03-06
Autores
Furuyama, Taimá Naomi 
Orientadores
Janini, Luiz Mário Ramos
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Objetivo: Propor a definição de taxas mutacionais como uma distribuição de valores e investigar as propriedades dessa distribuição. Métodos: Este trabalho foi suportado por dados in vitro de infecções celulares em ciclo único de replicação de HIV-1, publicados previamente. A análise de dados é suportada pela probabilidade de ocorrência de substituições dentro de uma abordagem bayesiana com distribuições de Dirichlet. Utilizando-se de técnicas estatísticas, as informações do experimento in vitro foram analisadas como uma distribuição de probabilidades de taxas mutacionais (e não como um único valor médio). Foram considerados a variabilidade e o comportamento dos dados para tornar possível a verificação da dinâmica populacional de vírus RNA, no caso do HIV-1. Resultados: Os dados obtidos indicam que as probabilidades de ocorrência de mutações ao longo das distribuições variam de ~6,34×10^(-5) a ~5,96×10^(-3) substituições por sítio por ciclo de replicação, em média. Este resultado inicial é concordante com as taxas mutacionais do HIV-1 descritas previamente na literatura, variando de 10^(-5) a 10^(-3) alterações de base por sítio por ciclo de replicação. Também foi verificado se existiria uma diferenciação nos dados conforme o gene analisado. As taxas ao longo dos genes foram mantidas com as mesmas ordens de grandeza, apresentando uma amplitude de valor mínimo médio de 6,37×10^(-5) (env) a 9,13×10^(-5) (tat) e de valor máximo médio de 4,81×10^(-3) (vpu) a 5,90×10^(-3) (pol). A metodologia foi aplicada para fragmentos de sequência cada vez menores e a informação foi mantida consistente a uma leitura de até 200nt. Conclusão: As informações comparáveis na literatura encontram-se dentro do intervalo da distribuição de taxas mutacionais observado neste trabalho. Assim, a metodologia poderia ser empregada e apresentar mais informações em relação às taxas mutacionais, seja para vírus RNA ou para outras análises genômicas.
Objective: To propose the definition of mutational rates as a distribution of values and to investigate the properties of this distribution. Methods: This work is supported by in vitro data from cellular infections with HIV-1 in a single replication round, previously published. Data analysis is supported by the probability of occurrence of substitutions with a Bayesian approach and Dirichlet distributions. Thus, employing statistical techniques, the information from the in vitro experiment was analyzed as a probability distribution of mutational rates (and not as a single mean value). This enables to consider the variability of the data and hence it is possible to infer the virus population dynamics, in the case of HIV-1. Results: The obtained data shows that the probability of mutations occurrence among distributions range, on average, from ~6.34×10^(-5) to ~5.96×10^(-3) substitutions per site per replication cycle. This initial result is consistent with the HIV-1 mutational rates previously described in the literature, which varies from 10^(-5) to 10^(-3) substitutions per site per replication cycle. It was also verified if there would be a different pattern behavior in the data according to the fragment size or the analyzed gene. The rates across the genes preserved the same orders of magnitude, with a minimum mean value ranging from 6.37×10^(-5) (env) to 9.13×10^(-5) (tat) and a mean maximum value from 4.81×10^(-3) (vpu) to 5.90×10^(-3) (pol). The methodology was applied to smaller sequence fragments and the information was consistent at a read length of up to 200nt. Conclusions: Data available in the literature are consistent and within the distribution range presented in this work. Accordingly, this methodology is a sufficient candidate to be applied and present more information regarding mutation rates, whether for RNA viruses or other genomic analyzes.
Objective: To propose the definition of mutational rates as a distribution of values and to investigate the properties of this distribution. Methods: This work is supported by in vitro data from cellular infections with HIV-1 in a single replication round, previously published. Data analysis is supported by the probability of occurrence of substitutions with a Bayesian approach and Dirichlet distributions. Thus, employing statistical techniques, the information from the in vitro experiment was analyzed as a probability distribution of mutational rates (and not as a single mean value). This enables to consider the variability of the data and hence it is possible to infer the virus population dynamics, in the case of HIV-1. Results: The obtained data shows that the probability of mutations occurrence among distributions range, on average, from ~6.34×10^(-5) to ~5.96×10^(-3) substitutions per site per replication cycle. This initial result is consistent with the HIV-1 mutational rates previously described in the literature, which varies from 10^(-5) to 10^(-3) substitutions per site per replication cycle. It was also verified if there would be a different pattern behavior in the data according to the fragment size or the analyzed gene. The rates across the genes preserved the same orders of magnitude, with a minimum mean value ranging from 6.37×10^(-5) (env) to 9.13×10^(-5) (tat) and a mean maximum value from 4.81×10^(-3) (vpu) to 5.90×10^(-3) (pol). The methodology was applied to smaller sequence fragments and the information was consistent at a read length of up to 200nt. Conclusions: Data available in the literature are consistent and within the distribution range presented in this work. Accordingly, this methodology is a sufficient candidate to be applied and present more information regarding mutation rates, whether for RNA viruses or other genomic analyzes.
Descrição
Citação
FURUYAMA, Taimá Naomi. Análise da distribuição das alterações mutacionais do vírus da imunodeficiência humana tipo 1 (HIV1) em ciclo único de infecção in vitro. 2024. 169 f. Tese (Doutorado em Infectologia) – Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo, São Paulo. 2024.