VMR+ e Model Builder: uma abordagem integrada para taxonomia viral utilizando marcadores proteicos e HMMs de perfil táxon-específicos

• Processo: 25/17137-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
• Pesquisador responsável: Arthur Gruber
• Beneficiário: Rafael Santos da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Virologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioinformática de vírus | Classificação taxonômica | HMMs de perfil | Ictv | Marcadores proteicos de vírus | Taxonomia viral | Virologia

Resumo

Vírus apresentam uma diversidade muito maior do que a observada em organismos celulares. A clássica classificação proposta por David Baltimore há mais de 50 anos foi baseada nas rotas de transmissão da informação dos genomas virais e a despeito do enorme avanço do conhecimento, essa classificação até hoje representa um importante fundamento conceitual. Contudo, a taxonomia de vírus ainda é bem desorganizada, com regras de atribuição taxonômica muitas vezes baseada em critérios diferentes e inconsistentes entre os diferentes grupos de vírus. Somente em 2023, o International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) decidiu acabar com a utilização do sistema baseado em morfologia de fagos e criar uma classificação hierárquica com 15 níveis taxonômicos. Dado o enorme avanço no sequenciamento de genomas virais, especialmente a partir de amostras metagenômicas, tornou-se fundamental o desenvolvimento de ferramentas para a classificação taxonômica de sequências virais. As classificações virais de referência são fornecidas pelo ICTV através de algumas tabelas como a MSL (Master Species List) e o VMR (Virus Metadata Resource). Uma grande limitação de ambas as tabelas é a inexistência de referências cruzadas entre os táxons listados e marcadores proteicos que possam ser utilizados para estudos filogenéticos, bem como para a construção de modelos como PSSMs e HMMs de perfil. De fato, os HMMs de perfil vêm sendo cada vez mais utilizados no campo da virologia, mas as bases de dados atualmente disponíveis de HMMs de perfil virais apresentam um viés significativo em termos de representação taxonômica. No presente projeto, objetiva-se desenvolver dois programas integrados de bioinformática: o VMR+ para a geração de uma tabela VMR/MSL expandida com dados de marcadores proteicos de cada espécie viral; e o Model Builder, para a construção automática de HMMs de perfil com especificidade taxonômica para famílias e gêneros virais. Para validar ambos os programas, pretendemos utilizar sequências de dois grupos taxonômicos de vírus, a classe Caudoviricetes, de bacteriófagos caudados, e a classe Bunyaviricetes, que apresenta uma grande variedade de importantes patógenos de humanos e animais. A geração de uma tabela VMR contendo códigos de acesso de marcadores proteicos e a subsequente obtenção dessas sequências proteicas para o alinhamento múltiplo, além da construção automatizada de HMMs de perfil táxon-específicos, poderá representar uma grande avanço na obtenção de marcadores virais para a classificação taxonômica. Esse metodologia poderá posteriormente ser estendida para todos os demais grupos taxonômicos virais, com enorme aplicação no campo da virologia, incluindo o diagnóstico de vírus existentes e emergentes.