Erretrobirus endogenoen detekzioa eta karakterizazioa behietan eta beste hainbat mamaliotan

Autoría:

Koldo Garcia Etxebarria

Director/a:

Bego Jugo Orrantia

Universidad:

Universidad del País Vasco

Facultad:

Facultad de Ciencia y Tecnología

Departamento:

Genética, Antropología Física y Fisiología Animal

Área:

Ciencias Naturales

Año:

2010

| Lan honetan hainbat mamalioen genoman detektatutako erretrobirus endogenoak (ERV) lanabes bioinformatikoen bidez aztertu dira. ERVak jatorri erretrobirala duten elementu genomikoak dira eta ornodunen genomen hein zabal batean detektu dira, batez ere mamaliotan. Hala ere elementu hauei buruzko ezagumendua mugatua da eta egindako azterketa genomikoak primate eta karraskarietara mugatu da.

Honela, ERVen identifikazioa behian eta zaldian burutu da, zeintzuen ERVak maila genomikoan aztertu ez diren bi taxoien ordezkariak diren (Ruminantia eta Equidae). ERVen dinamika ebolutiboa aztertu da ere bi espezie hauen ERVetan, eta emaitzak testuinguruan jartzeko, beste bost espezien ERVak, hala nola, gizakia, txinpantzea, sagua, arratoia eta txakurra, ere aztertu ziren. Azkenik, behiaren genoman, ERVen adierazpena EST datubaseak erabiliz aztertu da eta ERVetatik gertu zeuden geneak karakterizatu dira.

ERVen detekzioa burutzeko hiru metodo ezberdin erabili ziren: BLAST, LTR_STRUC eta Retrotector©. Metodoen artean ERV gehien aurkitu zituena Retotector© izan bazen ere, komunak ez ziren emaitza kopuru altua zela eta, ERVak detektatzeko programa bat baino gehiago erabiltzea gomendagarria dirudi. Detektatutako ERVen analisi filogenetikoek behian 24 balizko ERV familia zeudela azaldu zuten, horietatik 20 esperimentalki ez zeuden deskribatuak eta lan honetan lehen aldiz deskribatzen den BoERV1 familia ugariena izan zen. Zaldian, aldiz, 15 balizko familia deskribatu ziren, aurretik deskribatuta ez zeudenak. Aztertutako espezie hauen arteko ezberdintasunaren jatorria genoma bakoitzaren dinamikan, espezie bakoitzaren ezaugarrietan eta etxekotze-prozesuan egon daiteke.

ERVen dinamika ebolutiboari dagokionez, errekonbinazio intergenikoa, errekonbinazio intragenikoa eta hautespena aztertu ziren. Oro har, ERVen sekuentzietan hautespen purifikatzailea nagusia izan zen, hauespen neutralpean eta hautespen positibopean zeuden kodoiak detektatu baziren ere. Gainera, zaldiaren ERVetan izan ezik, espezie gehienen ERVetan errekonbinazio intrageniko gertaera nahiko detektatu ziren. Gure analisien arabera, behiaren eta zaldiaren ERVak, gizaki, txinpantze, sagu eta txakurran bezala, berrinfekzio bidez euren kopurua emendatu zuten. Salbuespen bakarra arratoiaren ERVak izan ziren, zeinetan emaitzek erretrotransposizioa kopuruaren emendio-mekanismo moduan iradokitzen duten.

Testuinguru genomikoari dagokionez, behiaren ERVetatik gertu zeuden geneak, zati handi batean, birusen aurreko defentsarekin eta histonekin erlazionatutako geneak izan ziren. Gainera, ERVetatik gertu zeuden gene proportzio bat pseudogeneak eta aurresandako geneak izan ziren, duplikazio gertaeren arrastoak izan daitezkeenak.

Azkenik, behiaren ESTak aztertuz behiaren ehunetan ERVen adierazpena detektatu da. Adierazpen hau garapen-fase, ehunaren eta aztertutako gene erretrobiralaren araberakoa izan zen. Gehien adierazi zen gene erretrobirala env izan zen eta ERVen adierazpena batez ere enbrioi- ehunetan gertatu zen.

Hortaz, lan honetan aurkezten diren emaitzek, adibidez ERVen txertaketa preferentziak eta ERVen adierazpen kontrolatua, genoma ostalariaren eta elementu genomiko hauen artean erlazio bizi eta konplexua dagoela aditzera ematen dute. In the present work endogenous retroviruses (ERV) detected on genomes from different mammals have been analysed by bioinformatic tools. ERVs are genomic elements with retroviral origin and they have been detected in a wide range of vertebrates, especially in mammals. However, the knowledge about these elements is limited and the genomic analyses performed were limited to primates and rodents.

Thus, the identification of ERVs have been performed in cow and horses, which are representatives of two taxa (Ruminantia and Equidae) whose ERVs have not had analyses at genomic level. Moreover, the evolutionary dynamic of ERVs of this all species was studied, and to place in context ,ERVs from human, chimpanzee, mouse, rat and dog, were analysed. Finally, in the bovine genome, the expression of ERVs was analysed using the EST databases, and the genes around ERVs were characterized.

To detect ERVs three different methods were used: BLAST, LTR_STRUC and Retrotector©. Although Retrotector© detected more elements, due to the high number of results that were not shared, it seemed advisable to use more than one program. The phylogenetic analyses of detected ERVs showed that in cattle there were 24 putative ERV families, from which 20 had not been experimentally described and the BoERV1 family, which is described in this work for the first time, was the largest. In the horse, however, 15 families were described, which had not been described before. The origin of the differences between these studied species could be the dynamics, features and domestication process of each species.

Regarding ERV’s evolutionary dynamic, intergenic recombination, intragenic recombination and selection were analysed. In general, purifying selection was acting in the sequence of the 3 retroviral genes, although codons under neutral selection and positive selection were detected also. Moreover, except in horse’s ERVs, there were detected many intragenic recombination events. According to the results of our analyses, ERVs from cow and horse, like human, chimpanzee, mouse and dog, proliferated by reinfection. The only exception were the ERVs from rat, where the results suggested retrotransposition as proliferation-mechanism.

Regarding the genomic context, the genes located near bovine ERVs were, largely, genes related to defence against virus and histones. Moreover, a proportion of genes near of ERVs were pseudogenes or predicted genes, which could be traces of duplication events.

Finally, by the analysis of bovine ESTs, the expression of ERVs in bovine tissues was detected. This expression depended on the development-phase, tissue and studied retroviral gen. env gene was the most expressed retroviral gene and the highest expression of ERVs happened in embryonic tissue.

Thus, the processes detected in the present work, such as the insertion preferences of ERVs and the control of the expression of ERVs, showed a dynamic and complex relation between the host genome and these genomic elements.

Descriptores

Tesis