CLASE I. GENOMICA DE VIRUS - lcg.unam.mx · rabdovirus (RNA) influenza (RNA) sarampión (RNA) poxvirus (DNA) adenovirus (DNA) Diversidad de formas en eucariontes. ... Rabia Influenza

CLASE I. GENOMICA DE VIRUS

Biodiversidad

La visión tradicionaldel árbol de la vida

Eucariontes superiores

Eucariontesinferiores

Procaryotes

Bacteriófagos Virus

Procaryotes Eucaryotes

Pro = antes de …

Bacteriófagos Virus

Procaryotes Eucaryotes

Profagos Provirus

Pro = antes de …

Los tres dominios

Carl Woose

Biodiversidad

Una gota de agua

Una gota de agua

Virus

Bacterias

Eucariontes

Bacterial

viruses

Archaeal

viruses

Eukaryal

viruses

Beijerinck1898

Zillig 1983D’Herelle, 1917Ivanovski

1892

Descubrimiento de los virus

¿Qué hace un virus?

1. Reconocimiento del hospedero

2. Penetración de la célula

3. Multiplicación

3. Salida abrupta

3. Mecanismos más finos de salida (en arqueas)

Quax, Lucas, Prevost, Forterre, Albers, Prangishvili, PNAS, 2011

Quax, Lucas, Prevost, Forterre, Albers, Prangishvili, PNAS, 2011

3. Mecanismos más finos de salida (en arqueas)

Pero al final…The horribilis Baculovirus

3. Ciclo de vida

Profago / Provirus

Genoma del fago lambda: una alta organización

Genoma del fago lambda: una alta organización

Diversidad de formas en bacterias

95% de virus de bacterias son Caudavirales (dsDNA):

MyoviridaSiphoviridaePodoviridae

herpes (DNA)

geminivirus(DNA)

rabdovirus(RNA)

influenza(RNA)

sarampión(RNA)

poxvirus(DNA)

adenovirus (DNA)

Diversidad de formas en eucariontes

Wolfram Zillig (1925-2005)

Viruses infecting

hyperthermophilic

archaea produce

unusual virions

Diversidad de formas en archaea

Lake Pavin, Clermont-Ferrand

Methanosarcinales, Methanomicrobiales

Lake Pavin, Clermont-Ferrand,

France

Borrel, Colombet, Robin, Lehours, Prangishvili, Sime-Ngando, ISME J. 2012

Acidianus filamentus virus, AFV1

Bars, 100 nm

Häring, Rachel, Peng, Garrett, Prangishvili, J. Virol. 2005 Peng, Basta, Garrett, Prangishvili, Virology 2007

Acidianus bottle-shaped virus, ABV

SSV1

PAV1

HIS2

HIS1

plants

animalsBACTERIA EUKARYAplantsCrenarchaeotaEuryarchaeota

ARCHAEA

Fuselloviridae

Guttaviridae

Globuloviridae

Bicaudaviridae

Ampullaviridae

Rudiviridae

Lipothrixviridae

«Turriidae»

Clavaviridae

Diversidad de formas

Diversidad de genomas

Clasificación de los virus

Dogma central de la biología molecular (células)

Dogma central de la biología molecular (+ virus)

Presión de selección por parte de los virus

Carrera de armas

Fago lambda y Escherichia coli

¿Carrera de armas perdida?: integración en tRNAs

Transferencia horizontal de genes

¿Carrera de armas perdida?: genes nuevos bajo control

El ~20% de los genes en bacterias y arqueas son de origen viral / plásmidos

Cortez, Forterre and Gribaldo Genome Biology, 2009

El lado negativo de los virus: muertes por el virus de la influenza

Muertes por Vibrio cholerae (CTXφ profago)

El mundo según sus virus

V. Cholerae (CTXφ profago) Polio

Rabia Influenza

HIV

El lado positivo de los virus

Alfred Hershey y Martha Chase 1952

Descubrimiento del DNA como molécula informativa

La Placenta

Un retrovirus

Retrogenes y el origen de nuevos tejidos

Virus

Bacterias

Eucariontes

Control poblacional de bacterias y eucariontes

¿Qué es un virus?

VIRUSES and GENESJacob and Wollman

Scientific American. 1961 Jun;204:93-107,

«A virus can be considered a geneticelement enclosed in a protein coat »

-de genoma pequeño-sin los genes típicos de una célula-sin metabolismo-los virus son inertes antes de entrar en una célula

VIRUSES and GENESJacob and Wollman

Scientific American. 1961 Jun;204:93-107,

«A virus can be considered a geneticelement enclosed in a protein coat »

-de genoma pequeño-sin los genes típicos de una célula-sin metabolismo-los virus son inertes antes de entrar en una célula

¿SERÁ CIERTO ESTO TODAVÍA?

Porcine circovirus

0.0017 Megabase (2 genes)

¿De genoma pequeño…?

Pandoravirus

2.5 Megabase (2-3000 genes)

Porcine circovirus

0.0017 Megabase (2 genes)

¿De genoma pequeño…?

CaudoviralesMegavirales

200 400 600 800 1000 2000 kb0

Herpes

Baculovirus/Nudivirus/Ascoviruses/whispoviruses

ssDNA viruses, RNA viruses

Archaeal/eukaryal small dsDNA viruses

¿De genoma pequeño…?

Carsonella ruddii (160 Kb): Bacteria con el genoma más pequeño conocido

¿Sin genes típicos de una célula…?

Mimivirus

LaScola et al., Science, 2002, Science, 2004

¿Qué es un Mimivirus, cuál es su historia?

(>1000 genes; infecta la amiba: Entamoeba haemolytica)

VF

S

M

Mimivirus puede ser infectado por el virus Sputnik

LaScola et al., Nature, 2008

LaScola et al., Science, 2002, Science, 2004

Genoma del mimivirus

7 genes universales presentes:

I. Arginyl-tRNA synthetase,

II. Methionyl-tRNA synthetase,

III. Tyrosyl-tRNA synthetase,

IV. RNA polymerase II largest subunit,

V. RNA polymerase II second largest subunit,

VI. PCNA,

VII. 5′-3′ exonuclease

Didier Raoult et al. Science 2004;306:1344-1350

Published by AAAS

Árbol de la vida con los virus

Tasa de mutación en los virus, ¿genes del mimivirus?

Tasa de mutación en los virus, ¿genes del mimivirus?

AMIBAS

OtrosEucariontes

Desconocidos

FagosOtros virus

Entonces, ¿de quién eran los genes del mimivirus?

El mimivirus es un coleccionista de todos los genes que pueda conseguir…

AMIBAS

OtrosEucariontes

Desconocidos

FagosOtros virus

Entonces, ¿de quién eran los genes del mimivirus?

Estos tal vez sí son del mimivirus

¿Sin metabolismo….? (Cyanobacterial host)

Thomson et al., PNAS, 2011

¿Sin metabolismo….? (the redirection of Cyanobacterial host carbon metabolism)

Thomson et al., PNAS, 2011

Patrick Forterre:

The viral factory reorganize cell

metabolism, energetic, and all

cell synthetic functions to

produce virions

This is not a virus This is a virus

Fábrica viral (Patrick Forterre)

This are not Humans These are Humans

Fábrica viral (Patrick Forterre)

¿Los virus son inertes fuera de una célula…?

Häring, M., G. Vestergaard, K. Brügger, R. Rachel, R. A. Garrett, and D. Prangishvili. 2005. Independent virus development outside a host. Nature 436: 1101-1102.

SSV1

Häring, M., G. Vestergaard, K. Brügger, R. Rachel, R. A. Garrett, and D. Prangishvili. 2005. Independent virus development outside a host. Nature 436: 1101-1102.

¿Los virus son inertes fuera de una célula…?

SSV1

Origen de los virus: hipótesis del escape

La virósfera; persiguiendo a sus hospederos

D. Prangishvili, P. Forterre R. Garrett, Nature Microbio Rev. 2006

plants

animalsBACTERIA EUKARYAplantsCrenarchaeotaEuryarchaeota

ARCHAEA

Fuselloviridae

Guttaviridae

Globuloviridae

Bicaudaviridae

Ampullaviridae

Rudiviridae

Lipothrixviridae

«Turriidae»

Clavaviridae

Estructuras compartidas, ¿cuándo aparecieron?

Origen de los virus: hipótesis de un origen muy primitivo