Hatott-e az APOBEC-enzimcsalád a vírusok kodonhasználatára? Összehasonlító genomikai vizsgálat

1. Hatott-e az APOBEC-enzimcsalád a vírusok kodonhasználatára?Összehasonlító genomikai vizsgálat Müller Viktor1,2 & Sebastian Bonhoeffer2 1ELTE 2ETH Zürich

2. Háttér • hipermutáció: a retrovírusok elleni általános védelem • APOBEC3G: • apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3G • az aktiváció-indukált deamináz (AID) rokona • citozint uracillá deaminál egyszálú DNS-ben • a hipermutált vírusok nem fertőzőképesek • a lentivírusok Vif (viral infectivity factor)fehérjéje gátolja az APOBEC3G-t

3. Háttér

4. Háttér • csakGA mutáció • CU (T) a negatív szálon • széleskörű hatás: SIV, HIV, MLV, EIAV, HBV • széleskörű kifejeződés • dózisfüggő hatás

5. Hipermutáció és kodonhasználat • részlegesen gátolt hipermutáció mutációs nyomást okozhat • a retrovírusok genomja adeninben gazdag VAN-E ÖSSZEFÜGGÉS?

6. Hipermutáció és kodonhasználat • 1115 virális referenciaszekvencia • szinonim kodonpárok, pl. CTA-CTG (leucin), TCA-TCG (szerin) • mutációs nyomás indikátorai • Silent Nucleotide Bias: • a teljes genomösszetétel szerint skálázva

7. Módszerek • az eltérő leolvasási keretű átfedések kiküszöbölése

8. Várakozás • az APOBEC-et kódoló gazdaszervezetek vírusaiban erősebb kodontorzulás • főemlős, rágcsáló • a Vif-et kódoló vírusokban gyengébb torzulás • minden lentivírus, kivéve EIAV

9. Retroid vírusok 1-5: alfa-epszilon retrovírusok 6: lentivírusok 7: spumavírusok 8: hepadnavírusok 9: caulimovírusok

10. Retroid vírusok • léteznie kell alternatív mechanizmusoknak az APOBEC-hatás elkerülésére • léteznie kell alternatív mechanizmusoknak, amelyek GA torzulást okoznak • (minden lentivírus gazdaszervezetében lehet APOBEC3G analóg) • az APOBEC-Vif rendszer nem meghatározó szerepű a retroid vírusok kodonhasználatában Más tényezők fedik el a hatását?

11. Kontextushatás • az APOBEC3G célpreferenciájaGG ésGGG • az APOBEC3F célpreferenciájaGA, GAA ésGAG • az egér APOBEC3 célpreferenciájaGA ésGG Felfedezhető-e a preferenciák mintázata a potenciálisan érintett vírusok kodonhasználatában?

12. Függetlenségvizsgálat 2-próbával 2 2-es kontingenciatáblázat Nullhipotézis: nincs kapcsolat a két pozíció között

13. Kontextushatás • az APOBEC3G célpreferenciájaGG ésGGG • az APOBEC3F célpreferenciájaGA, GAA ésGAG • az egér APOBEC3 célpreferenciájaGA ésGG • +1 G vs. NG, +1 A vs. NA, +1 G/A vs. C/T • +2 G vs. NG, +2 A vs. NA, +2 G/A vs. C/T

14. Kontextushatás • 49 retrovírus and 9 hepadnavírus (58) • szignifikáns hatás 13/10/9/23/2/20 fajban a +1A/+1G/+1AG/+2A/+2G/+2AG pozíciókra • a hatás általában olyan fajokban szignifikáns, amelyekben nincs általános G-A torzulás!

15. Szál-specificitás • az APOBEC-homológok specifikusanegyszálú DNS-re hatnak • -szálú DNSareverz transzkripció során • CT deamináció a - szálon GA mutációt eredményez a + szálon • CT deamináció a + pozitív szálon CT mutációt eredményez

16. Szál-specificitás retrovírusok: (r = 0.79, p<10-6) • a torzulást kiváltó hatás mindkét szálra hat (a caulimovírusok esetében hasonló a helyzet)

17. Következtetés #1 • a retrovírusok A-gazdag kodonhasználata nem az APOBEC-indukálta hipermutáció eredménye A retroid vírusok általános sajátosságáról van szó?

18. Minden ismert vírus

19. Víruscsaládok átlagai

20. A családátlagok átlagai

21. A nagy víruscsoportok közül a retroid vírusok csoportjában legerősebb és legáltalánosabb a GA torzulás.

22. Következtetés és diszkusszió • a retroid vírusok általánosan hajlamosak lehetnekGA torzulásra • a HIV RT APOBEC3Ghiányában is nagyobb arányban generál GA mutációkat • sok retrovírus és DNS-vírus tartalmaz deoxiuridin-trifoszfatázt és uracil-DNS glikozilázt • már a 30-millió éves humán endogén retrovírusok is adeninben gazdagok • a reverz transzkripció eredendően hajlamos lehet a magasabb GA (azaz CT) mutációs rátára

23. Diszkusszió • Minden vagy semmi? VAGY • Más szelekciós erők felülírják a mutációs nyomás hatását az evolúció során? Miért nem észlelhető az APOBEC-hatás?