Bioinformatica

BIOINFORMÁTICA BANCOS DE DADOS BIOLÓGICOS QUEM CONTAMINOU A PACIENTE Prof Cássia Alves Lima Rezende ATIVIDADE EM GRUPO 6 pessoasgrupo Data de entrega 10 de abril Forma de entrega MinhaUno Familiarização com bancos de dados biológicos Explorar o potencial das ferramentas de bioinformática para resolver problemas OBJETIVOS DA ATIVIDADE CONTEXTUALIZAÇÃO Como consequência direta da grande quantidade de informações que são geradas desde grandes marcos na área da genética humana como o lançamento da HUGO bancos de dados de sequências de nucleotídeos e de aminoácidos foram criados Zaha 2014 Em 1988 foi proposta uma iniciativa que buscava sequenciar um a um os genes que codificam as proteínas do corpo humano e também sequências de DNA que não são genes Em 2013 as revistas Science quanto Nature publicaram o resultado do sequenciamento do genoma humano CONTEXTUALIZAÇÃO Existem diversas bases de dados biológicos e todo ano a revista científica Nucleic Acids Research publica um artigo compilando as atualizações sobre os bancos disponíveis CONTEXTUALIZAÇÃO Dentre as bases de dados se destaca a iniciativa mantida pelo National Center for Biotechnology Information fundado em 1998 O NCBI realiza pesquisa a nível molecular em ciências biomédicas empregando métodos matemáticos e computacionais Também realiza a formação em pesquisa básica e aplicada em biologia computacional e desenvolve e promove padrões para intercâmbio de dados CONTEXTUALIZAÇÃO O GenBank faz parte do NCBI e constitui uma das mais importantes plataformas de armazenamento de sequências de nucleotídeos O abastecimento dessa base de dados é feito principalmente pela submissão de sequências diretamente por pesquisadores ou grupos de sequenciamento CONTEXTUALIZAÇÃO Resultado de uma busca no GenBank CONTEXTUALIZAÇÃO Clicando aqui é possível consultar o que significam as siglas utilizadas nos resultados da busca Um exemplo PRI primate sequences ROD rodent sequences MAM other mammalian sequences VRT other vertebrate sequences INV invertebrate sequences PLN plant fungal and algal sequences BCT bacterial sequences VRL viral sequences PHG bacteriophage sequences CONTEXTUALIZAÇÃO Alguns conceitoschave Algoritmo sequência lógica de instruções necessárias para executar uma tarefa Gaps regiões identificadas por que representa indel Indel inserção ou deleção de um caractere Matches regiões correspondentes entre duas sequências diferentes Mismatches regiões com caracteres não idênticos em diferentes sequências Gap penalty parâmetro necessário para assignar um pesopenalidadescore para um gap CONTEXTUALIZAÇÃO Alguns conceitoschave Identity porcentagem de caracteres similares entre duas sequências Similaridade grau de semelhança entre sequências com base no identity Homologia hipótese evolutiva entre duas sequências que podem ser derivadas de um ancestral comum Alinhamento global busca o melhor alinhamento em toda a extensão das duas sequências comparadas Alinhamento local busca somente alinhamento de regiões de alta similaridade não importando partes adjacentes a estas regiões CONTEXTUALIZAÇÃO Sequence 01 TGCATCTTTCTGGATGCTGCTCTGCCCTCA Sequence 02 GCATGTTTCTGGATTTGCATCCCTCT Local Alignment Seq 01 2 GCAT 4 Seq 02 2 GCAT 4 Seq 01 8 TTTCTGGAT 16 Seq 02 8 TTTCTGGAT 16 Seq 01 25 CCCTC 29 Seq 02 25 CCCTC 29 Global Alignment Seq 01 TGCATCTTTCTGGATGCTGCTCTGCCCTCA Seq 02 GCATGTTTCTGGATTTGCATCCCTCT Matches Mismatches Gaps CONTEXTUALIZAÇÃO Assim a BIOINFORMÁTICA pode ser descrita como aquisição análise e armazenamento de informação biológica principalmente sob a forma de ácidos nucleicos e proteínas Já a BIOLOGIA MOLECULAR COMPUTACIONAL cuida do desenvolvimento de algoritmos e programas computacionais para resolver problemas nessa área Zaha 2014 BIBLIOGRAFIA Capítulo 17 VOLTANDO À NOSSA PERGUNTA QUEM CONTAMINOU A PACIENTE Prof Cássia Alves Lima Rezende CONTEXTUALIZAÇÃO Em janeiro de 2023 a ouvidoria do Hospital da Boa Fé registrou uma queixa formal de uma paciente sobre uma possível contaminação por HIV durante uma cirurgia Neste cenário a paciente submetida a uma intervenção cirúrgica expressou preocupações legítimas sobre a possibilidade de ter sido exposta ao vírus da AIDS durante o procedimento Essa queixa formal requer uma investigação detalhada e rigorosa por parte da instituição e vocês foram designados para desempenhar tal função Desta forma o objetivo principal do seu grupo será determinar se é mais provável que a contaminação tenha ocorrido dentro ou fora do ambiente hospitalar CONTEXTUALIZAÇÃO Na primeira reunião vocês refizeram a cronologia e compilaram algumas informações relevantes Julho2022 Paciente hospitalizada para realizar uma cirurgia Julho2022 Procedimento cirúrgico Janeiro2023 Paciente se reporta ao médico responsável pelo procedimento e registra queixa na ouvidoria PCR HIV da paciente Negativo em Julho2022 e Positivo em Dezembro2022 Equipe cirúrgica 1 membro instrumentista HIV Positivo Equipe cuidados pósoperatórios 1 membro enfermeiro HIV positivo Nenhum acidente com cortes reportado durante o procedimento CONTEXTUALIZAÇÃO Após a primeira reunião ficou estabelecido que a abordagem será realizar uma análise filogenética com base em informações de sequência de nucleotídeos de uma região específica do vírus HIV Sugestão de leitura Genética e evolução Capítulo 1 Snustad Simmons Fundamentos de Genética 7ª edição CONTEXTUALIZAÇÃO Para garantir a lisura no processo foi definido um passo a passo que possa ser seguido por qualquer pessoa e que está descrito à seguir Parte 01 A Sequência de nucleotídeos Foi realizado sequenciamento do material obtido na paciente e funcionários do hospital e as sequências foram depositadas no GenBank podendo ser acessadas com base nos seguintes identificadores Paciente AF125604 Funcionários do hospital Instrumentista AF125611 Enfermeiro AF125608 PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Também foi decidido incluir sequências previamente depositadas no Genbank que correspondem às amostras de indivíduos HIV positivos que vivem na mesma cidade que a paciente População geral Amostra1 AF125607 Amostra2 AF125606 Amostra3 AF125609 Amostra4 AF125610 Amostra5 AF125605 PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Como realizar a busca PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Digite aqui o identificador da sequência Informações relevantes Com base nas informações recuperadas no banco de dados a respeito do paciente é possível saber o número de pares de bases da sequência de qual organismo é o material sequenciado tipo de DNA e qual o gene PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Como criar o arquivo com todas as sequências nucleotídeos Clicar em FASTA para acessar a sequência em seguida clique em send to clipboard Repita isso com todas as sequências PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Clique aqui Como criar o arquivo com todas as sequências nucleotídeos Quando adicionar todas as sequências no clipboard basta fazer o download do arquivo PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK 2 Selecione todas as 8 sequências 4 Faça o download clicando em Create file 1 Clique aqui 3 Clique aqui Como criar o arquivo com todas as sequências nucleotídeos Abra o arquivo criado utilizando o Bloco de notas Notepad por exemplo Edite o nome das sequências conforme os slides 20 e 21 PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Ao finalizar a Parte 01 vocês terão um arquivo em formato txt com todas as sequências de nucleotídeos PARTE 01 ACESSANDO O BANCO DE DADOS DO GENBANK Acessar o site do Instituto Europeu de Bioinformática onde estão listadas diversas ferramentas de alinhamento Buscar a ferramenta Clustal Omega e clicar em Launch Clustal Omega Esta ferramenta será utilizada para a análise dos dados de nucleotídeos PARTE 02 ALINHAMENTOS E ÁRVORES FILOGENÉTICAS Em STEP 1 selecionar DNA Fazer o upload do arquivo txt em Escolher arquivo Clicar em SUBMIT na área STEP 3 Aguardar o tempo de processamento deve levar menos de 10 minutos PARTE 02 ALINHAMENTOS E ÁRVORES FILOGENÉTICAS Na página dos resultados aparecerão diversas as abas Vejam as abas alignments e phylogenetic tree Clicar em alignments e salvar o alinhamento Será necessário copiar e colar em um arquivo bloco de notas txt Salvar com o nome HIValinhamentonttxt Clicar em phylogenetic tree Salve como arquivo jpg HIVarvorentjpg PARTE 02 ALINHAMENTOS E ÁRVORES FILOGENÉTICAS Informações relevantes Colete as informações relevantes slide 23 de cada amostra analisada Pesquisar sobre o gene que foi sequenciado trazendo informações básicas e qual a sua relevância no processo de infecção Comparar as informações dos demais indivíduos pesquisados no banco de dados com o paciente PARTE 03 RESULTADOS E RESUMO Consulte aqui e aqui mais informações de como interpretar alguns dos resultados Alinhamentos No alinhamento de nucleotídeos qual a quantidade de sítios monomórficos apenas um tipo de nucleotídeo e polimórficos mais de um tipo de nucleotídeo Foram observados eventos de inserçãodeleção de nucleotídeos Incluir o alinhamento como um anexo do resumo PARTE 03 RESULTADOS E RELATÓRIO Consulte aqui e aqui mais informações de como interpretar alguns dos resultados Árvores filogenéticas Analisar a árvore filogenética em termos das relações de proximidade entre as sequências Os resultados apontam alguma evidência de que a contaminação ocorreu no ambiente hospitalar Incluir a árvore filogenética como anexo do resumo PARTE 03 RESULTADOS E RELATÓRIO Consulte aqui e aqui mais informações de como interpretar alguns dos resultados Façam um relatório de no máximo 1 página contendo o problema abordado descrição geral das sequências utilizadas resultados e discussão das questões levantadas ao longo da atividade O alinhamento e a árvore filogenética devem ser incluídos como anexo do relatório PARTE 03 RESULTADOS E RELATÓRIO Não inclui capa e anexos BIOINFORMÁTICA BANCOSDE DADOS BIOLÓGICOS Prof CássiaAlves Lima Rezende O HIV é um vírus que ataca o sistema imunológico especialmente as células CD4 linfócitos T auxiliares que são essenciais para a defesa do organismo contra infecções Se não tratado pode evoluir para a AIDS Síndrome da Imunodeficiência Adquirida estágio mais avançado da infecção no qual o sistema imunológico fica severamente comprometido UNAIDS 2023 O HIV é transmitido pelo contato com fluidos corporais infectados como relações sexuais desprotegidas oral vaginal ou anal principal forma de transmissão CDC 2023 compartilhamento de agulhas e seringas contaminadas Brasil Ministério da Saúde 2022 transmissão vertical de mãe para filho durante a gestação parto ou amamentação pode ser prevenida com tratamento adequado WHO 2023 transfusão de sangue contaminado hoje raro devido ao controle rigoroso Brasil Ministério da Saúde 2022 Nos primeiros dias ou semanas após a infecção algumas pessoas podem apresentar sintomas semelhantes aos da gripe como febre fadiga e dor de garganta Após essa fase inicial o vírus pode permanecer em estado latente por anos sem sintomas Sem tratamento pode evoluir para a AIDS causando infecções oportunistas e complicações graves CDC 2023 O diagnóstico é feito por meio de testes laboratoriais e testes rápidos que detectam a presença do vírus ou dos anticorpos contra ele No Brasil o Sistema Único de Saúde SUS oferece esses exames gratuitamente Brasil Ministério da Saúde 2022 O HIV não tem cura mas a Terapia Antirretroviral permite que as pessoas vivam com saúde e reduzam a transmissão do vírus A terapia tem a função de diminuir a carga viral evitando a progressão para AIDS permite uma vida longa e saudável e torna a carga viral indetectável impedindo a transmissão conceito UU Indetectável Intransmissível UNAIDS 2023 Referências BRASIL Ministério da Saúde Diretrizes para o diagnóstico e tratamento do HIV Brasília Ministério da Saúde 2022 Disponível em wwwsaudegovbr CDC Centers for Disease Control and Prevention HIV Basics 2023 Disponível em wwwcdcgov UNAIDS HIVAIDS Global Data 2023 Disponível em wwwunaidsorg WHO World Health Organization HIVAIDS Key Facts 2023 Disponível em wwwwhoint A interpretação do alinhamento genético CLUSTAL O envolve analisar as similaridades e diferenças entre as sequências alinhadas 1 Identificação de Regiões Conservadas As linhas com asteriscos indicam regiões altamente conservadas entre as sequências ou seja trechos onde os nucleotídeos são idênticos em todas as amostras Por exemplo na primeira linha a sequência ATAATAGT é idêntica em todas as sequências analisadas 2 Variações e Substituições Alguns trechos apresentam diferenças de nucleotídeos entre as sequências indicando mutações pontuais Isso pode estar associado a variações naturais entre espécies ou indivíduos podendo refletir evolução genética ou adaptação a diferentes ambientes Exemplo No trecho AGAAGAAGTGTAACCTTTGGACCAGGACAAGCGCTCTATGCAACAGGTGCA ATGATAGGA há algumas diferenças entre as sequências mas algumas regiões continuam conservadas 3 Inserções e Deleções Indels Os traços indicam deleções ausência de nucleotídeos em algumas sequências Isso pode ter impacto funcional dependendo da região do gene afetado Exemplo Na região final algumas sequências apresentam lacunas indicando deleções em relação a outras sequências 4 Agrupamento de Sequências Semelhantes Algumas sequências são mais similares entre si do que a outras sugerindo que podem pertencer ao mesmo organismo espécie ou linhagem genética De acordo com o alinhamento e a arvore filogenética A estrutura sugere agrupamentos de sequências que são mais semelhantes entre si Os ramos com menor distância indicam maior proximidade genética Por exemplo a amostra AF1256051 amostra 5 tem a maior distância evolutiva 016939 sugerindo que divergiu há mais tempo ou sofreu mais mudanças Já a amostra AF1256061 amostra 2 tem a menor distância 001451 o que indica que é mais próxima de seu ancestral comum Welcome to the Job Dispatcher website If you need assistance or have feedback please contact us Results for Job ID 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