Análise Evolutiva da Família Musashi : possíveis Implicações para a Zika

Abstract

Apesar dos esforços de pesquisas ao redor do mundo desde 2016, as consequências da infecção pelo vírus Zika (ZIKV) ainda não são completamente compreendidas. Inicialmente, a Zika era considerada uma doença leve, semelhante à gripe, endêmica da África. Repentinamente, a doença espalhou-se para outras áreas tropicais através de picadas do mosquito vetor, relações sexuais e durante a gravidez, da mãe para o feto. Em 2015, o nordeste brasileiro descreveu os primeiros casos de microcefalia em recém-nascidos que foram expostos ao ZIKV dentro do útero. Atualmente, sabe-se que a microcefalia é apenas um dos desfechos possíveis após a infecção pelo ZIKV durante os primeiros estágios de vida. Musashi 1 (MSI1) é uma proteína de ligação ao RNA que participa da regulação pós-transcricional através do reconhecimento de sítios específicos presentes nos transcritos-alvo. Além disso, Musashi 1 que está envolvida em processos de neurodesenvolvimento, é também utilizada pelo ZIKV (RNA de fita simples, senso positivo) para sua replicação. Neste trabalho, realizou-se uma análise evolutiva da sequência codificadora da MSI1 e seus parálogos em vertebrados. 16 espécies de macacos de Novo Mundo (clado Platyrrhini), conhecidas por terem altas taxas evolutivas, foram adicionadas à análise através do sequenciamento de regiões de interesse. A família Musashi inclui MSI2, TARDBP, DAZAP1, HNRNPD, HNRNPDL e HNRNPAB, que aparentemente não interagem com o ZIKV, mas são proteínas de ligação ao RNA importantes que atuam em diversos processos regulatórios ubiquamente. Todos os primatas sequenciados apresentaram o domínio 1 de ligação ao RNA do MSI1 totalmente conservado. Similarmente, as sequências dos genes da família Musashi encontram-se sob seleção purificadora (valores ω < 1). No entanto, a evolução dos mecanismos regulatórios, principalmente o splicing alternativo, parece ser mais dinâmica entre os vertebrados. Existem diferentes isoformas que diferem na região N-terminal e afetam o tamanho da proteína dos animais. Entretanto, como a sequência da principal isoforma que contém dois domínios de ligação ao RNA é preservada, mesmo entre os primatas de Novo Mundo, nós sugerimos que o ZIKV é capaz de interagir com a MSI1 de todos os primatas analisados. Esse fato sinaliza que o vírus pode se replicar nesses potenciais 10 hospedeiros silvestres, ao menos no que depender da MSI1. Portanto, propõe-se que o ZIKV pode estabelecer um ciclo silvestre fora da África, pois os primatas de Novo Mundo e outros mamíferos provavelmente podem suportar a sua manutenção em áreas onde mosquitos infectados circulam.

Despite worldwide research efforts in the last three years, Zika virus infection and its consequences are not fully understood yet. Zika was firstly considered a mild, flu-like disease endemic to Africa. Suddenly, it has shown its high capability to spread to other tropical areas through mosquito bites, sexual activity and from mother to fetus. In 2015, the Brazilian Northeast described the first cases of microcephaly in newborns caused by ZIKV intrauterine exposure. Nowadays, it is known that microcephaly is only one of the possible outcomes of being infected by ZIKV during the early stages of life. Musashi 1 (MSI1) is a RNA-binding protein that participates in post-transcriptional regulation through the recognition of specific binding sites present in transcribed sequences. It is known that MSI1 is involved in neurodevelopmental processes. In addition, MSI1 interacts with the ZIKV genome (a single-stranded positive-sense RNA) and allows its replication. Here we perform an evolutionary analysis of MSI1 code sequence and their paralogs in vertebrates. We added sixteen New World Monkey species (NWMs), known to have higher evolutionary rates, to this analysis by sequencing the region of interest. The Musashi family includes MSI2, TARDBP, DAZAP1, HNRNPD, HNRNPDL, and HNRNPAB, which apparently do not interact with the virus, but are important RNA-binding proteins that act on many regulatory processes ubiquitously. We found that all sixteen primate species have the RNA-binding domain 1 of MSI1 totally conserved. Whilst the general sequences of Musashi family are under purifying selection (ω values < 1), the evolution of regulatory mechanisms, especially alternative splicing, seem to be more dynamic among vertebrates. There are different isoforms that differ at N-terminal region and affect the protein size of animals. However, as the principal isoform that contains two RNA-binding domains is preserved, even amongst NWMs, we suggest that ZIKV can interact with MSI1 of all primates analyzed. This fact signals that ZIKV can replicate in these potential wild hosts, at least in what depends on MSI1. Thus, we propose that ZIKV may establish a sylvatic cycle since NWMs and other mammals probably can support its maintenance in areas where infected mosquitoes surround.