doi.org/10.1038/d41586-024-02970-w
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#Vírus
As estruturas proteicas previstas pela inteligência artificial têm mapeado a evolução da família de vírus responsável pela dengue e pela hepatite C.
A inteligência artificial (IA) está ajudando a redesenhar a árvore genealógica dos vírus.
Estruturas de proteínas preditas geradas por modelos de linguagem de proteínas inspirados em AlphaFold e chatbots descobriram algumas conexões surpreendentes em uma família de vírus que inclui patógenos que infectam seres humanos e ameaças emergentes.
Grande parte da compreensão dos cientistas sobre a evolução dos vírus é baseada em comparações de genomas.
Mas a evolução extremamente rápida dos vírus – especialmente aqueles com genomas escritos em RNA – e sua tendência de adquirir material genético de outros organismos significam que as sequências genéticas podem ocultar relações profundas e distantes entre os vírus,que também podem variar de acordo com o gene examinado.
Em contraste, as formas ou estruturas das proteínas codificadas pelos genes virais tendem mudando lentamente, o que torna possível discutir essas conexões evolutivas ocultas.
Mas até o surgimento de ferramentas como o AlphaFold, que pode prever estruturas proteicas em escala, não era possível comparar estruturas proteicas em toda uma família viral, diz Joe Grove, um virologista molecular da Universidade de Glasgow, no Reino Unido.
Em um artigo publicado este mês na Nature1, Grove e sua equipe demonstram o poder de uma abordagem baseada em estrutura nos flavivírus, um grupo que inclui a hepatite C,vírus da dengue e da zika, além de alguns dos principais patógenos e espécies animais que podem ser ameaças emergentes à saúde humana.
Como os vírus entram
Grande parte da compreensão dos pesquisadores sobre a evolução dos flavivírus tem se baseado em sequências de enzimas de evolução lenta que copiam seu material genético.
No entanto, os pesquisadores sabem muito pouco sobre as origens das proteínas de “entrada viral” que os flavivírus usam para invadir as células e que determinam a gama de hospedeiros que eles podem infectar.
Essa lacuna, argumenta Grove, retardou o desenvolvimento de uma vacina eficaz contra a hepatite C, que mata centenas de milhares de pessoas por ano.”
No nível da sequência, as coisas são tão divergentes que não podemos dizer se estão relacionadas ou não”, diz ele.”
O advento da previsão da estrutura proteica desbloqueia toda a questão e podemos ver as coisas com bastante clareza.”
Os pesquisadores usaram o modelo AlphaFold2 da DeepMind e ESMFold, uma ferramenta de previsão de estrutura desenvolvida na tech giant Meta, para gerar mais de 33.
000 estruturas previstas para proteínas de 458 espécies de flavivírus.
O ESMFold é baseado em um modelo de linguagem treinado em dezenas de milhões de sequências de proteínas.
Ao contrário do AlphaFold, ele requer apenas uma única sequência de entrada, em vez de depender de várias sequências de proteínas semelhantes, portanto, pode ser especialmente útil para examinar os vírus mais misteriosos.
Roubado de bactérias
As estruturas previstas também revelaram que as proteínas de entrada bem estudadas do vírus da Zika e da dengue têm a mesma origem que aquelas do que Grove descreve como “estranhos e maravilhos” flavivírus com genomas gigantes,incluindo o vírus do carrapato Haseki, que pode causar febre em seres humanos.
Outra grande surpresa foi a descoberta de que alguns flavivírus têm uma enzima que parece ter sido roubada de bactérias.”
Isso não teria precedentes”, diz a médica-virologista Mary Petrone, da Universidade de Sidney, na Austrália, se não fosse a descoberta de sua equipe, este ano, de um roubo semelhante em uma espécie de flavivírus2 especialmente estranha e maravilhosa.”
A pirataria genética pode ter desempenhado um papel maior na formação da evolução dos flavivírus do que se pensava anteriormente”, acrescenta.
David Moi, biólogo computacional da Universidade de Lausanne, na Suíça, diz que o estudo do flavivírus é a ponta do iceberg e que é provável que as histórias evolutivas de outros vírus e até mesmo de alguns organismos celulares sejam reescritas com a IA.”
Estaremos recontando suas histórias com uma nova geração de ferramentas”, diz ele.
“Agora que podemos ver um pouco mais longe, todas essas coisas terão que ser atualizadas.”
Publicado em 19/09/2024 10h06
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