Evaluating fundamental life-history traits for Tobacco etch potyvirus
- Autores: Nicolas Tromas
- Directores de la Tesis: Santiago F. Elena (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando García Arenal (presid.), José Antonio Daròs Arnau (secret.), Silvia Ambrós Palaguerri (voc.)
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- Resumen
Los virus de ARN son probablemente algunos de los parásitos más extendidos que se pueden encontrar en todas las formas de vida. Estos agentes infecciosos parecen particularmente propensos a causar enfermedades emergentes en plantas, seres humanos y otros animales. Sus habilidades para escapar al sistema inmune, evadir estrategias antivirales o para infectar a nuevas especies son una consecuencia directa de su enorme capacidad para evolucionar rápidamente. Comprender los procesos básicos del cambio evolutivo puede ser unos de los principales pasos necesarios en el diseño de nuevas estrategias de intervención. Desde una perspectiva evolutiva, una de las principales características de los virus de ARN es su capacidad para mutar. El conocimiento de las tasas de mutación y el espectro molecular de mutaciones espontáneas son importantes para entender la evolución de la composición genética de las poblaciones virales. Estudios anteriores han demostrado que la tasa de mutaciones espontáneas de los virus de ARN varía 14 ampliamente entre 0.01 y 2 mutaciones por genoma y generación, ocupando los virus de plantas la parte inferior de esta escala de valores. En este estudio, se propuso analizar el espectro mutacional y la tasa de mutación del virus del grabado del tabaco (Tobacco etch virus, TEV), como modelo para los virus de ARN de cadena positiva. Nuestro experimento minimiza la acción purificadora de la selección en el espectro mutacional, dando así una imagen exacta de qué tipo de mutación ha producido la replicasa viral. Hemos calculado la tasa de mutación espontánea de este virus, hallándose en el intervalo de valores entre 10-6 - 10-5 mutaciones por sitio y generación. Nuestras estimaciones se encuentran en el mismo rango de valores que los anteriormente descritos para otros virus ARN de plantas. La recombinación de un virus de ARN es un parámetro evolutivo que contribuye significativamente a la diversidad y a la evolución de los virus. La tasa de recombinación depende de dos parámetros: de la frecuencia de intercambio genético entre genomas virales dentro de una célula infectada del huésped y de la frecuencia de las células doblemente-infectadas. A pesar 15 de la importancia del conocimiento de dichos factores, actualmente solo se ha estimado experimentalmente la tasa de recombinación del retrovirus virus del mosaico de la coliflor (Cauliflower mosaic virus, CaMV) (Froissart et al., 2005), mediante una cuantificación in vivo y directa de la tasa de recombinación de dicho virus durante la infección de un huésped. Dicha tasa se estimó en 4×10-5 eventos de recombinación por nucleótido y por ciclo de replicación. En los potyvirus, observaciones in vivo han demostrado que aislados del mismo virus se segregan espacialmente durante infecciones mixtas. Esta segregación debería reducir al mínimo la posibilidad de dos genotipos de infectar las mismas células y así limitar eventos de recombinación durante la replicación del ARN viral. Para conciliar estas observaciones, hemos evaluado la tasa de recombinación y la multiplicidad de infección (MOI) del virus TEV, in vivo. La tasa de recombinación se estimó en 1.03×10-5 eventos de recombinación por nucleótido y generación. Este valor se encuentra en el mismo orden de magnitud que la tasa de mutación del TEV, lo que sugiere que la recombinación tiene una importancia 16 comparable a la mutación puntual en la creación de variabilidad. La multiplicidad de infección celular se define como el número de genomas virales que logran infectar de manera eficaz una célula. Dos estudios recientes han mostrado estimaciones in vivo de la MOI para el virus del mosaico del tabaco (Tobacco mosaic virus, TMV) y del CaMV, gracias a métodos sofisticados que miden la distribución de dos genotipos virales en las células del huésped. Aquí presentamos un análisis detallado de la dinámica temporal y espacial de la MOI celular durante la colonización de una planta por el TEV. Observamos una baja frecuencia tanto del número de células infectadas por el virus (media ± SD: 0.100 ± 0.073), como de las infectadas por dos genotipos del TEV (media ± SD: 0.012 ± 0.023). Se usó un nuevo método basado en un modelo de selección para determinar la MOI. Los valores de MOI predichos fueron bajos, oscilando entre 1.0 (hoja tres, 3 días después de la inoculación (dpi)) a 1.6 (hoja cuatro, 7 dpi). Por último, la alta diversidad genética de las poblaciones virales da lugar a una nube de variantes, todas 17 vinculadas a través de mutación, que interactúan y contribuyen colectivamente, conocido también por el término de cuasiespecies. Las poblaciones virales pueden adaptarse rápidamente a sus entornos dinámicos, y son notablemente inestables en determinadas condiciones como hemos demostrado en este trabajo durante la evolución del TEV en el caso de redundancia genética y funcional. Después de varios pasos a tiempos largos de infección en plantas transgénicas que expresan la replicasa viral NIb, se observaron grandes deleciones y múltiples partículas defectuosas. Este resultado demuestra la gran plasticidad del genoma de los virus ARN y su capacidad para eliminar cualquier carga genética innecesaria.
