Infecções virais transmitidas por mosquitos, antes confinadas a regiões tropicais, estão se espalhando. O vírus da dengue infecta até 400 milhões de pessoas no mundo todo a cada ano, de acordo com estimativas da Organização Mundial da Saúde, e não há tratamentos disponíveis para essa doença.

Agora, uma pesquisa do Instituto Stowers de Pesquisa Médica revelou estratégias surpreendentes sobre como a dengue e centenas de outros vírus se replicam em seus hospedeiros, com o potencial de auxiliar no desenvolvimento de novos tratamentos antivirais e vacinas.

Liderado pela pesquisadora de pré-doutorado da Stowers, Luciana Castellano, no laboratório do pesquisador associado Ariel Bazzini, Ph.D., o estudo, atualmente disponível no servidor de pré-impressão bioRxiv, aparece na Molecular Systems Biology nesta segundoa-feira (22). A pesquisa revela que o genoma do vírus da dengue usa códons menos eficientes, ou "vocabulário", para produzir suas próprias proteínas usando a maquinaria do hospedeiro para se replicar e se espalhar.

Um códon é uma sequência de três nucleotídeos, ou "palavras" no código genético que ajudam a fazer proteínas. Os pesquisadores descobriram que centenas de outros vírus também usam "palavras" em seu código genético que são menos eficientes em seus hospedeiros mosquitos e humanos.

"Agora que sabemos o que a dengue e outros vírus usam quando infectam nossas células, temos pistas de como podemos ajudar a prevenir essas doenças mortais", disse Bazzini.

"Durante a infecção, células hospedeiras e invasores virais estão em guerra", disse Castellano. "Assim como na construção de armas, tanto vírus quanto células precisam construir proteínas para lutar e se defender."

O vírus da dengue precisa das proteínas codificadas em seu genoma de RNA fita simples para se propagar, mas o vírus não pode produzi-las sozinho. O vírus deve usar a maquinaria de produção de proteína da célula hospedeira, então os pesquisadores levantaram a hipótese de que o vírus da dengue usaria códons ou "vocabulário" semelhante ao dos mosquitos e humanos.

"O código genético é universal para todos os organismos vivos e contém 64 códons, as 'palavras' de três nucleotídeos do RNA, que especificam os aminoácidos que compõem as proteínas", disse Bazzini.

A natureza do código genético permite que mais de um códon especifique o mesmo aminoácido. Funcionando como sinônimos na linguagem, códons que especificam o mesmo aminoácido são chamados códons sinônimos.

Mas assim como cada sinônimo é uma palavra distinta, cada códon sinônimo tem propriedades individuais que podem impactar a eficiência de uma célula para fabricar proteínas, bem como a estabilidade do RNA. Além disso, um códon sinônimo em particular pode ser eficiente e ótimo em uma espécie, mas ineficiente e não ótimo em outra.

Esse conceito é chamado de otimalidade de códon. O Bazzini Lab estuda o código de otimalidade de códon em humanos e outros vertebrados, e neste estudo, os pesquisadores identificaram pela primeira vez que o genoma do mosquito também segue seu próprio código de otimalidade.

Os pesquisadores descobriram que o vírus da dengue tende a usar códons sinônimos que são considerados menos ideais em seus hospedeiros mosquitos e humanos, ao contrário de sua previsão original.

"Ficamos surpresos ao descobrir que o vírus da dengue usa preferencialmente os códons menos eficientes do hospedeiro, possivelmente como uma estratégia para escapar de uma resposta antiviral do hospedeiro", disse Castellano.

"Os vírus acumulam mutações durante a infecção de seus hospedeiros. Ficamos surpresos ao descobrir que mutações no genoma do vírus da dengue em direção a esses códons menos eficientes aumentaram a aptidão do vírus da dengue em células de mosquitos e humanas ", disse Ryan McNamara, um analista de bioinformática no Bazzini Lab, cuja contribuição foi fundamental para este trabalho.

A equipe analisou centenas de outros vírus que infectam humanos e descobriu que muitos deles, incluindo HIV e SARS-CoV-2, usam preferencialmente códons menos eficientes em relação aos humanos, sugerindo que eles desenvolveram um genoma "ineficiente" como uma estratégia para usar recursos de células hospedeiras de uma forma que beneficie o vírus. A preferência conservada entre vírus tem implicações para entender não apenas como os vírus evoluem, mas também como a relação hospedeiro-patógeno muda ao longo do tempo.

"Fundamentalmente, este trabalho alterou a forma como pensamos sobre a relação entre um vírus e uma célula hospedeira", disse Bazzini.

"No futuro, esperamos entender melhor o mecanismo pelo qual os vírus estão se beneficiando do uso desses códons ineficientes e quais moléculas os vírus podem estar manipulando para ganhar controle", disse Castellano.

Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças relataram que os casos de dengue dobraram desde o ano passado nas Américas e alertam para um risco aumentado de infecção nos EUA.

"À medida que os mosquitos estão se espalhando para regiões mais amplas e globais, precisamos começar a pensar muito seriamente em como combater a dengue e outras infecções virais transmitidas por mosquitos ", disse Bazzini.