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

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

Háttér

csak G  A mutáció – C  U (T) a negatív szálon széleskörű hatás: SIV, HIV, MLV, EIAV, HBV széleskörű kifejeződés dózisfüggő hatás

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

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

Módszerek az eltérő leolvasási keretű átfedések kiküszöbölése

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

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

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?

Kontextushatás az APOBEC3G célpreferenciája GG és GGG az APOBEC3F célpreferenciája GA, GAA és GAG az egér APOBEC3 célpreferenciája GA és GG Felfedezhető-e a preferenciák mintázata a potenciálisan érintett vírusok kodonhasználatában?

+1 G +1 NG Sor- összeg Syn A aba + b Syn G cdc + d Oszlop- összeg a + cb + dn Függetlenségvizsgálat  2 -próbával Nullhipotézis: nincs kapcsolat a két pozíció között 2  2-es kontingenciatáblázat

Kontextushatás az APOBEC3G célpreferenciája GG és GGG az APOBEC3F célpreferenciája GA, GAA és GAG az egér APOBEC3 célpreferenciája GA és GG +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

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!

Szál-specificitás az APOBEC-homológok specifikusan egyszálú DNS-re hatnak -szálú DNS a reverz transzkripció során C  T deamináció a - szálon G  A mutációt eredményez a + szálon C  T deamináció a + pozitív szálon C  T mutációt eredményez

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

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

Minden ismert vírus

Víruscsaládok átlagai

A családátlagok átlagai A családátlagok átlagai (G  A SNB) dsDNS vírusok dsRNS vírusok Retroid vírusok ssDNS vírusok ssRNS -szálú vírusok ssRNS +szálú vírusok

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

Következtetés és diszkusszió a retroid vírusok általánosan hajlamosak lehetnek G  A torzulásra a HIV RT APOBEC3G hiányában 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

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