Reconstrucción de la evolución genómica de los begomovirus por medio de un enfoque multidisciplinario integrado

Abstract

"Los geminivirus son patógenos de plantas superiores caracterizados por una cápside geminada y un genoma compuesto por una o dos moléculas circulares de ADN de cadena sencilla (ADNcs). El género Begomovirus, con más de 200 especies, es el subgrupo de la familia Geminiviridae más diverso y de distribución mundial más amplia. Este género incluye a los únicos geminivirus que poseen genomas compuestos por dos moléculas de ADNcs. El ADN-A codifica proteínas necesarias para la replicación viral, el control de la expresión de genes tardíos, la formación de la cápside y la supresión de respuestas antivirales del huésped. El DNA-B, por otra parte, codifica dos proteínas, BV1 y BC1, que están involucradas en el movimiento intracelular e intercelular del virus. Diversas líneas de evidencia sugieren que los begomovirus (BGVs) evolucionaron hace 130-110 millones de años, pero quedan por resolver todavía varias cuestiones fundamentales de su historia evolutiva, incluyendo la ubicación de su centro de origen, su migración al continente americano, y la importante y controversial cuestión relativa al origen del segundo componente genómico. Mediante el empleo de una amplia gama de programas para la inferencia de filogenias a partir de las secuencias de ADN y proteínas, el análisis filogenético-estructural de secuencias no-codificantes, la identificación de marcadores moleculares biogeográficos, la información proporcionada por los fósiles virales, y los datos paleobiogeográficos del vector, logramos establecer que el centro de origen de los BGVs se localiza en la India. El análisis condujo también a la conclusión de que los BGVs de América se derivaron de BGVs originarios del subcontinente Indio, y postulamos la hipótesis de que uno o más linajes de la India arribaron a Sudamérica en la Era Cenozoica, a través del continente Antártico. Finalmente, utilizando diversos métodos para reconstruir secuencias ancestrales y trazar homologías remotas, logramos establecer que el ADN-B se derivó evolutivamente de un ADN-A ancestral, a través de un proceso que involucró divergencia y especialización génica en el caso del gen BV1, y la generación por un mecanismo de “sobre-inscripción” (“overprinting”) de un nuevo gen, BC1, a partir de tres genes ancestrales (AC1, AC2 y AC3) con funciones no relacionadas al movimiento viral. Este último proceso representa un caso inédito de evolución molecular, la emergencia de un gen con una nueva función a partir de las secuencias de tres genes"

"Geminiviruses are important plant pathogens characterized by a geminate capsid and a genome composed by one or two circular molecules of single-stranded DNA (ssDNA). The genus Begomovirus, with over 200 species, is the subgroup of the family Geminiviridae that is more diversified and widely distributed in the world. Begomoviruses are the only geminiviruses possessing genomes composed by two DNAs molecules (DNA-A and DNA-B). The DNA-A encodes proteins necessary for virus replication, control of gene expression, suppression of gene silencing, and encapsidation. The DNAB, on the other hand, encodes two proteins, BV1 and BC1, which are involved in the intracellular and intercellular movement of the virus. Several lines of evidence suggest that begomoviruses (BGVs) evolved 130-110 million years ago, but still remain to be resolved several key issues of their evolutionary history, including the location of its center of origin, its migration to the Americas, and the enigmatic issue of the second genomic component evolutionary origin. Employing a wide range of bioinformatics software for inferring phylogenies from DNA and proteins sequences, the phylogeneticstructural analysis of non-coding sequences, the identification of biogeographic molecular markers, the information from viral fossils and the paleobiogeographic data on the whitefly vector, we concluded that the BGVs center of origin is located in India. The analysis also led to the conclusion that American BGVs were derived from Indian subcontinent BGVs, and we postulate the hypothesis that one or more lineages of BGVs arrived to South America in the Cenozoic through the Antarctic continent. Finally, using various methods for reconstructing ancestral sequences and trace remote homologies between genes, we established that DNA-B was derived from an evolutionarily ancient DNA-A, through a process involving gene divergence and specialization in the case of the BV1 gene, and generation of a new gene, BC1, by overprinting from three ancestral genes (AC1, AC2 and AC3) with functions unrelated to viral movement. This latter process represents an unprecedented case of molecular evolution, ie, the emergence of a gene with a new function from the sequences of three overlapping genes with different functions."