Efectos de la modularidad en la diversidad y evolución del virus de Inmunodeficiencia Humana tipo 1

Abstract

Resumen: "Los virus no han evolucionado de un único antepasado común; sin embargo, algunos de ellos forman una densa red evolutiva en la que los genomas están vinculados a través de diferentes genes compartidos. Este tipo de relación evolutiva resulta de un amplio intercambio de genes y módulos genéticos (Koonin et al., 2015). El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la modularidad en la diversidad y evolución en los genomas del grupo M del VIH-1. Se analizaron 306 secuencias de genoma completo provenientes de la base de datos del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL), tanto de formas recombinantes circulantes (CRFs) como de subtipos puros. Utilizando el algoritmo GARD implementado en el servidor evolutivo de DataMonkey, identificamos los puntos de recombinación en las CRFs; posteriormente, usando la herramienta SNP de la base de datos de ViPR, identificamos una mayor diversidad genética en los subtipos puros respecto a sus CRFs. Utilizando el algoritmo FEL implementado en DataMonkey y el programa Chimera, encontramos que independientemente si es una CRF o un subtipo puro, en el gen que codifica para gp120 predominó la selección positiva mientras que para el gen que codifica para la RT predominó la selección negativa. También, usando SpiderMonkey a través de Hyphy, identificamos un mayor número de relaciones co-evolutivas en los subtipos puros respecto a sus CRFs; un dato de gran relevancia que observamos fue que en las CRFs que contienen al subtipo B, sólo se identificó una relación co-evolutiva. De estas relaciones co-evolutivas, la que se presentó mayoritariamente fue la de gp120-gp120. Los resultados de nuestro trabajo nos permiten afirmar que la modularidad en los genomas del grupo M del VIH-1 puede presentarse en cualquier parte del genoma, mantiene una restricción en cuanto a diversidad genética, permite las marcas de selección y elimina las interacciones co-evolutivas presentes en los subtipos puros.

Abstract:

Viruses have not evolved from a single common ancestor; however, these elements form a dense evolutionary network in which genomes are linked through different shared genes. This type of evolutionary relationship results from extensive exchange of genes and gene modules (Koonin et al., 2015). The objective of this work was to evaluate the effect of modularity on diversity and evolution in the genomes of group M of HIV-1. 306 whole genome sequences from the Los Alamos National Laboratory (LANL) database were analyzed, both from circulating recombinant forms (CRFs) and from pure subtypes. Using the GARD algorithm implemented in the DataMonkey evolutionary server, we identified the recombination points in the CRFs; later, using the SNP tool from the ViPR database, we identified a greater genetic diversity in the pure subtypes with respect to their CRFs. Using the FEL algorithm implemented in DataMonkey and the Chimera program, we found that regardless of whether it is a CRF or a pure subtype, positive selection predominated in the gene coding for gp120, while negative selection predominated for the gene coding for RT. Also, using SpiderMonkey through Hyphy, we identified a greater number of co-evolutionary relationships in the pure subtypes with respect to their CRFs; A highly relevant data that we observed was that in the CRFs containing subtype B, only a co-evolutionary relationship was identified. Of these co-evolutionary relationships, the one that was presented the most was that of gp120-gp120. The results of our work allow us to affirm that the modularity in the genomes of the HIV-1 group M can occur in any part of the genome, maintains a restriction regarding genetic diversity, allows selection marks and eliminates co-evolutionary interactions present in the pure subtypes".