SIMBIOSIS From Greek simbios or living together

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1 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. 1

2 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

3 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. 3

4 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 4

5 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 5

6 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 ) 6

7 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. 7

8 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. 8

9 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. 9

10 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 10

11 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. 11

12 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 12

13 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 13

14 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. 14

15 LOS VIRUS Hoy Añadiriamos a esta tabla: A los virus como simbiontes Adquisición de nuevas propiedades inmunológicas en los huespedes 15

16 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 ( ). 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 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? 16

17 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 17

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