Les relacions simbiòtiques rellevant paper en el procés evolutiu

6/4/2010
Nuri Llorens Bàrbara
Genómica y proteómica
Máster en bioquímica, biologia molecular y
biomedicina 2009/2010
SIMBIOSIS
From Greek simbios or living together

Término introducido por Anton de Bory en
1879 en el que incluía el parasitismo, pero no
las relaciones del tipo chort-term-associations

Muchos autores no han aceptado la relación
de parasitismo y si las chort-term-associations

Para muchos hablar de simbiosi es hablar de
beneficio mutuo.
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SIMBIOSIS
From Greek simbios or living together

En 1970 L. Margulis publica la teoría Endosimbiontica donde se
considera la célula eucariota como el resultado de una
asociación con procariotas que le han permitido adquirir el
metabolismo aerobio y el fotosintético.
Concepto que representa un punto de inflexión de cómo entender
la simbiosis.

En 1994 Douglas define simbiosis a aquella relación que
proporciona una nueva capacidad metabólica a alguno de sus
miembros
Beatriz Sabater et al 2001
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Tipos de simbiontes
SEGUN BENEFICIO
 Parasitismo
 Comensalismo
 Mutualismo
SEGUN LOCALIZACIÓN
 Ectosimbiontes
 Endosimbiontes: P-endosymbionts ( perdida
de vida libre), S-endosymbionts (facultativa)
Learning how to live together:genomic insights into
prokaryote–animal symbioses
Nature March 2008
Andrés Moya*‡, Juli Peretó*§, Rosario Gil*‡ and Amparo Latorre*‡
Los avances en la genómica nos han permitido empezar
a entender el camino que conduce a la relación de
simbiosis:
Reducción del genoma
El progreso de una relación facultativa a obligada.
Coexistencia de distintos simbiontes.
El papel del HOST
- Los factores que determinan que la asociación se
convierta en parásita o mutualista.
-
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SIMBIOSIS

HOY DIA ACEPTAMOS QUE LA SIMBIOSIS JUEGA UN PAPEL
IMPORTANTÍSIMO, EN LA ADAPTACIÓN Y EVOLUCIÓN DE LOS INSECTOS.

Sabemos qué muchos Aphidos viven en asociación con procariotas des de hace
millones de años.

Estudiaremos el caso de Buchenera, un P-endosimbionte que ha perdido la
capacidad de vida libre i que proporciona aa esenciales como Trp i Leu al aphido.

Compararemos su genoma con los procariotas más cercanos de vida libre, como
E. coli i V. colera y con otros simbintes facultativos, o de relación más reciente
como SOPE, para poder entender los cambios que experimenta el genoma en el
proceso de asociación.

ESTUDIAR Y COMPARAR LOS GENOMAS NOS PERMITE EMPEZAR A
ENTERDER COMO EVOLUCIONA L’ASOCIACIÓN EN EL TIEMPO Y VER
QUE DISTINTOS SIMBIONTES VAN ALTERNANDO EN EL PROCESO
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


S-endosym->Sodalis glossinus (tsetse-fly) muchos IS
diversos
earlierP-endosym->SOPE(Sitophilus orizae)3MB
muchos IS menos tipos
lateP-endosym->Buchenera aphidicola(Cinara
cedri)422kb no IS
Presencia de multitud de elementos
móbiles :IS
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Reducción del genoma



El mecanismo no es del todo claro, pero parece que el paso de la vida
libre a la intracelular comporta una redundancia de genes que hay que
eliminar. ( no TH)
Parásitoa acumulan mucos IS inactivos ( TH )
Diversos estudios en SOPE 8 (P- edosimbiont de Sitophilus oryzae) nos
muestran que en los primeros estadios de la asociacion:
- Se acumulan muchas mutaciones deletereas en genes relacionados
con la reparación del DNA, lo que hace aumentar la tasa de mutació,
mutaciones que la seleción natural acaba eliminando.
- Aumento regiones AT ->proteinas no funcionales
- Expresió d‟ una Chaperona que pot modificar prot postraduccionalment
( compensa )
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Asociaciones destacadas
que contribuyen al proceso evolutivo
HEMOS VISTO

Procariotas-insectos
PERO OTRAS RELACIONES NO SON MENOS IMPORTANTES
Los avances de la genómica también han permitido conocer que son
muchos los virus que no parasitan, sinó que establecen una relación
mutualista.
Què parte de los genomas tiene un origen vírico? Es una pregunta que se hacen
muchos investigadores tras ir descubriendo el importante papel que estos juegan en
todas partes.
Analizaremos:



Virus-insectos
Virus –mamíferos
Virus en todas partes?
Asociaciones virus-insectos
Estrategias co-evolutivas de la interacción
entre parasitoides y polidnavirus
Mario A. Rodríguez-Pérez,* Nancy E. Beckage**2006
Ancient Virus Gave Wasps Their Sting
By Rachel ZelkowitzScienceNOW Daily News
12 February 2009
Y Bigiot jul 2009
Polydnaviruses, double-stranded DNA viruses
with segmented genomes, have evolved as
obligate endosymbionts of parasitoid wasps.
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POLIDNAVIRUS
El polidnavirus es material genético en simbiosis con las avispas
endoparasitoides del orden himenóptera, particularmente de las
familias Icneumonidae (icnovirus) y Braconidae (bracovirus).

Los polidnavirus se encuentran en estado de pro-virus
integrados en el genoma cromosómico de las avispas y de ahí se
escinden para posteriormente replicarse cuando la avispa está
en desarrollo hacia el estado adulto. Durante la oviposición, las
partículas virales, ya bien formadas, son depositadas junto con
los huevos de la avispa parasitoide dentro del insecto huésped
de donde nacen larvas que se desarrollan.

La principal función de los polidnavirus es suprimir el
sistema inmune del insecto huésped, por consecuencia, las
células de defensa (o hemocitos) no pueden encapsular los
huevos o larvas del parasitoide.
POLIDNAVIRUS
Las proteínas o ARN de los polidnavirus se producen una vez que
ocurre la parasitosis alterando las propiedades de adhesión de los
hemocitos y, por tanto, no encapsulan al parasitoide; en algunas
especies, los productos génicos conducen al proceso de apoptosis
de los hemocitos del insecto huésped y, por tanto, su sistema
inmune queda deprimido.
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Comparative genomics of mutualistic viruses of
Glyptapanteles parasitic wasps
Christopher A Desjardins et al December 2008 Genome Biology


Los Polidnavirus son dsDNA virus con
genomas segmentados que han
evolucionados a endosimbiontes obligados
Se compara los genomas de dos provirus
GiBV y GfBV integrados en el genoma de las
avispas parasitoides
GiBV=Glyptapantateles indiensis y GfBV=Glyptapanteles flavicoxix
Resultados

Compuestos de 29
segmentos de diferente
tamaño que presentan
homologia.
 Genomas de 517 y 594Kbp
 Se generan a partir de
almenos 17 locis del genoma
de las avispas.
 Anatocion de estas
secuencias, revela nuevas
capacidades para el
polidnavirus como:
transportador de azucar y
elementos trasponibles.
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Detailed view of GfBV proviral locus 7.
Nucleotide conservation extends around the
proviral segment excision site.

Se observan nucleótidos conservados alrededor de
los puntos de escisión del provirus
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Structural organization and synteny of
proviral segments of GfBV and GiBV.


Transposable elements responsables de la
transferencia de genes entre provius y DNA Host
Observamos ( gris ) synteny entre los segmentos
Bayesian phylogram of sugar transporter gene sequences from
GiBV, GfBV and various insects.
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Bornavirus en los genomas de
mamíferos

Endogenous non-retroviral RNA
virus elements in mammalian
genomes
Masayuki Horie1*et al Jan 2010

Bornavirus enters the genome
Cédric Feschote
Jan 2010
ENDOGENIZACIÓN
BORNAVIRUS-> negative sense RNA
viruses
 Diversos autores discuten si un 8% de
nuestro genoma no proviene de nuestros
ancestros sino de virus.
 Hablamos de ENDOGENIZACIÓN
cuando un DNA vírico se integra en un
cromosoma de células germinales y
puede pasar a la descendencia
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BORNAVIRURES IN THE GENOME, FOR
BETTER OR WORSE
Bornavirus N-like elements in mammalian
genomes.


Homologia (ortologos)_genes nucleoprot N de mamiferos con sec del virus>
alineamiento
Roban actividad transcriptasa inversa de LINE1 del HOST lo vienen haciendo des
de hace 40 MY
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Phylogenetic tree of exogenous bornaviruses and
mammalian EBLNs

Genes paralogos en distintas especies del
gen- N
FIRST EVIDENCE

This report is the first to provide evidence of
endogenous sequences derived from a
non-retroviral RNA virus in mammalian
species.

Phylogenetic analyses demonstrate that the
oldest primate EBLN observed must have
appeared in an ancestor of primates, implying
that bornaviruses have coexisted with
primates for an evolutionary history stretching
at least 40 million years.
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LOS VIRUS
Hoy Añadiriamos a esta tabla:
 A los virus como simbiontes
 Adquisición de nuevas propiedades
inmunológicas en los huespedes
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Viruses are by far the most
abundant „lifeforms‟. Suttle 2007
“
En la Tierra no vivimos en la Era del
Hombre o de los humanos, vivimos
hoy, y siempre, en la Era de la
Bacterias”. Stephen Jay Gould
(1941-2002).
Pero: “muchos virus en todas partes !!!!”
A parte de cooperar los virus con
muchos organismos, podemos
añadir que la metagenómica nos ha
permitido estimar la cantidat de virus
en el mar, en el suelo, en los tapetes
microbianos, en el Gut de los
vertebrados....
Cantidades de casi 1030 por ejemplo en
medios aparentemente pobres com
el mar nos hacen replantear que
papel juegan en la regulación de los
ecosistemas y en la propia evolución
de la biosfera.

Me pregunto
“vivimos hoy y siempre en la era de la
bacterias o vivímos y hemos vivido
siempre en la era de los virus ?”
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EL FUTURO
Pensar que solo nuestro intestino contiene más
células bacterianas que nuestro cuerpo células
humanas, nos hace plantear muchas cosas, pero
pensar que quizás nuestro DNA es el resultado de
millones de infecciones víricas a lo largo de millones
de años nos deja sin habla, y nos plantea la
necesidad de saber mucho más del rol que los virus
j u e g a n
e n
l a
b i o s f e r a
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