Els Virus Robots biolgics en la frontera de

Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida I. INTRODUCCIÓ 2. Estructura i composició dels virus (i 2) 2. 2. Característiques del genoma 2. 3. Origen i Evolució

2. Estructura o Característiques dels genomes virals o Criteris de classificació o Origen i evolució

Característiques dels genomes virals o DNA o RNA o Haploides (excepte Retrovirus) o Circulars o lineals, doble cadena o cadena senzilla o Propietats físico-químiques alterades o Genomes petits: o o o RNA de 3– 30 Kb o DNA de 3– 300 Kb Dos tipus de gens: estructurals i no estructurals Conceptes: polaritat, genomes infectius, diploidia, genomes multipartits i genomes segmentats

Característiques dels genomes virals

Característiques dels genomes virals Genomes virals seqüenciats Bacteriòfag MS 2 Bacteriòfag f. X 174 SV 40 Hepatitis B Bacteriòfag l Virus del Sarcoma Rous Virus d'Epstein-Barr AIDS virus LAV Virus Vaccinia Citomegalovirus (CMV) Virus Verola (Variola) 3. 56 Kb 5. 38 Kb 5. 22 Kb 3. 18 Kb 48. 5 Kb 9. 31 Kb 172. 3 Kb 9. 19 Kb 191. 6 Kb 229 Kb 186. 1 Kb Fiers W et al. , 1976 Sanger F et al. , 1977 Fiers W et al. , 1978 Galibert F et al. , 1979 Sanger F et al. , 1982 Schwartz DE et a. , 1983 Baer R et al. , 1984 Wain-Hobson et al. , 1985 Goebel SJ et al. , 1990 Bankier AT et al. , 1991 Massung RF et al. , 1994 http: //www. ncbi. nlm. nih. gov/PMGifs/Genomes/virostat. html

Característiques dels genomes virals o o o Bases inusuals: modificacions químiques de les bases del DNA per protegir-lo de l’atac enzimàtic de l’hoste. Solapament de gens: al ser tant petits, molts gens estan solapats. Economia gènica. Inconvenients però! Modificacions gèniques: Extrems cohesius, repeticions terminals, permutacions cícliques, etc. Empaquetament: elevat grau d’empaquetament degut al poc espai dins les càpsides. Interaccions genòmiques: Recombinacions gèniques i reordenament en el cas de genomes segmentats (Virus de la grip)

Criteris de Classificació o Propietats dels virions n n Morfologia Propietats físiques Característiques del genoma Tipus i diversitat de les proteïnes, lípids i carbohidrats o Organització del genoma i mecanisme de replicació o Propietats antigèniques n n o Serotips Diversitat d’epítops Propietats biològiques n n n Rang d’hostes Relació amb vectors Patogènia Transmissió Distribució geogràfica

Criteris de Classificació RNA

Criteris de Classificació DNA

Criteris de Classificació – Categories taxonòmiques clàssiques ORDRE -VIRALES FAMÍLIA -VIRIDAE SUB-FAMÍLIA -VIRINAE GÈNERE -VIRUS ESPÈCIE (? ) QUASIESPÈCIE (? ) - Origen evolutiu similar - Relació filogenètica SOCA (? ) TIPUS (? ) - estructura genòmica VARIETAT (? ) - morfologia virió - Homologia seqüències - estratègia replicació - Rang d’hostes similar - serologia - Immunologia - patogenicitat - biologia/ecologia (vectors) - distrib. geogràfica

Origen i Evolució o Quin és l’origen dels virus? n Bastant controvertida: tres hipòtesi però cap de definitiva a) TEORIA REGRESSIVA: formes degenerades de paràsits intracel·lulars (origen cel·lular) OK per Poxvirus i altres virus DNA b) TEORIA PROGRESSIVA: àcids nucleics que han adquirit l’habilitat de replicar-se de forma autònoma. Virus DNA: a partir de plasmidis i de transposons Virus RNA: a partir de Retrons, Retrotransposons i de m. RNA’s c) TEORIA COEVOLUTIVA: han coevolucionat amb la vida (RNA world)

Origen i Evolució o Evolució n Mutació espontània o errors en la còpia de les polimerases n DNApol (10– 7– 10– 8 nt/ronda) n RNApol (10– 3– 10– 5 nt/ronda) o Taxa de mutació i freqüència de mutants o Concepte de “Hot Spots” (punts calents) o Quasiespècies n s’aplica en Virus RNA que tenen taxes de mutació tan elevades. La seva replicació dóna una població de mutants més que no pas un clon d’individus genèticament idèntics.

Origen i Evolució o Quasiespècies n Concepte introduït per Eigen (1993) per explicar la heterogeneïtat gènica en poblacions de virus RNA “La quasiespècie és una multitud de genomes relacionats però distints. El genoma salvatge és la seqüència consens que representa la mitjana de totes les mutacions, ponderada per reflectir la seva freqüència individual” Aquí cal introduir una sèrie de conceptes: n Espectre de mutants n Seqüència consens (promig) n Seqüència mestre (master): major eficàcia biològica n Equilibri poblacional o Estasi evolutiva

Origen i Evolució

Origen i Evolució o The median is not the message when it comes to evolution. S. J. Gould o There is no goal but survival. S. J. Flint o Anything produced by evolution is bound to be a bit of a mess. S. Brenner o You always get what you select, but you often don't get what you want. The Rolling Stones

Origen i Evolució juguem. . . Humans Primats (aprox. 2%) Poliovirus 8× 106 anys d’evolució 5 dies! HIV (RNA, 10. 000 nt) alternatives possibles combinant les 4 bases del genoma (410. 000) = 106000! 10108 àtoms d’H 2 en un univers esfèric de radi 1010 anys llum

Origen i Evolució mutació: taxes més reals. . . Virus RNA (10– 4– 10– 5) 1 mutació per cada 10. 000– 100. 000 nt HIV (10. 000 nt) 0, 1 mutacions o 1 mutació cada 10 genomes amb un genoma de 100 Kb (100. 000 nt) cada genoma és diferent! Virus DNA (10– 7– 10– 8) en virus DNA que s’integren al cromosoma i utilitzen les polimerases de l’hoste de 20 a 100 vegades menys errors!

Origen i Evolució o Evolució n Mutació induïda (agents mutagènics que fan augmentar les taxes de mutació). ATENCIÓ!! Només en virus DNA, els RNA ja no la poden augmentar més! Concepte de LLINDAR DE CATÀSTROFE n Recombinació i interaccions genòmiques (sobretot en casos de virus amb genomes segmentats) Ex: Virus de la Grip (8 segments RNA) coinfecció 2 variants = 28 = 256 combinacions! n n Efecte de l’hoste (diferents hostes representen diferents factors de pressió i selecció) Factors de pressió (Selecció)