Demarcando critérios taxonômicos para os chlorovírus por meio de análises genômicas e evolutivas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Betânia Paiva Drumond
Francisco Murilo Zerbini Junior
Francisco Murilo Zerbini Junior
Resumo
Os chlorovírus apresentam uma relação íntima com seus hospedeiros, de forma
que, inicialmente, apenas o aspecto fenotípico da capacidade de formar placas
líticas guiou sua taxonomia, como a divisão entre vírus que infectam as diferentes
espécies de algas verdes. No entanto, com o isolamento de vírus cepa-específicos
neste táxon, como a descoberta de vírus altamente especializados capazes de
completar seu ciclo de replicação apenas na cepa Syngen2-3 de C. variabilis
(denominados OSy-vírus), desafios sistemáticos começaram a surgir. A montagem
das sequências de DNA de novos isolados permitiu a geração de um banco de
dados com 3 vezes mais genomas completos de chlorovírus do que o disponível até
então. A partir do novo banco gerado foram feitas análises do tamanho dos
genomas, número de sequências codificadoras de proteínas e RNAs
transportadores, conteúdo GC, além da reconstrução filogenética, comparação da
identidade média dos nucleotídeos e predição de ortologia gênica. As análises
revelaram novos chlorovírus com os maiores genomas já sequenciados até o
momento, com mais de 400 kpb, e indicaram quatro características genômicas
estatisticamente diferentes nos vírus que infectam apenas a cepa Syngen2-3 da alga
quando comparadas com as mesmas características de vírus que infectam outras
cepas da alga. Embora a análise sintênica tenha mostrado que a estrutura geral
desses genomas é bastante conservada, há grandes regiões de dissimilaridade nos
genomas dos vírus PBCV-1 e OSy-NE5 quando comparados a outros genomas.
Essas regiões contêm genes relacionados à interação com a maquinaria da célula
hospedeira e proteínas do capsídeo viral, que forneceram insights sobre a evolução
dos módulos replicativos e estruturais nesses vírus gigantes. A análise filogenética
usando genes característicos de Nucleocytoviricota revelou que os OSy-vírus
evoluíram a partir dos NC64A-vírus, possivelmente emergindo como resultado da
relação estrita com seus hospedeiros e ainda nos possibilitou, complementada pela
análise de identidade de nucleotídeos, estabelecer critérios para a definição de
espécies de chlorovírus. Com isso, demarcarmos que existem sete espécies
distintas dentro do nosso banco de dados. Juntos, nossos resultados indicam que os
chlorovírus são um grupo com grande potencial para estudos genômicos, e a
caracterização de novos vírus é fundamental para preencher lacunas no campo de
vírus de algas.
Abstract
Chloroviruses exhibit an intimate relationship with their hosts, which initially led to a
taxonomy based solely on the phenotypic aspect of plaque-forming ability, such as
the division between viruses that infect different species of green algae. However,
with the isolation of strain-specific viruses in this taxon, such as the discovery of
highly specialized viruses capable of completing their replication cycle only in the
Syngen2-3 strain of C. variabilis (named OSy-viruses), systematic challenges began
to emerge. The assembly of DNA sequences from new isolates allowed the
generation of a database with 3 times more complete chlorovirus genomes than
previously available. The new database was used to analyze genome size, number
of protein-coding sequences and transfer RNAs, GC content, as well as phylogenetic
reconstruction, average nucleotide identity comparison, and gene orthology
prediction. The analyses revealed novel chloroviruses with the largest genomes
sequenced to date, over 400 kbp, and indicated four statistically different genomic
features in viruses that infect only the Syngen2-3 strain of the alga when compared
to the same features of viruses that infect other strains of the alga. Although syntenic
analysis showed that the overall structure of these genomes is highly conserved,
there are large regions of dissimilarity in the genomes of viruses PBCV-1 and
OSy-NE5 when compared to other genomes. These regions contain genes related to
the interaction with the host cell machinery and viral capsid proteins, which provided
insights into the evolution of the replicative and structural modules in these giant
viruses. Phylogenetic analysis using Nucleocytoviricota hallmark genes revealed that
OSy-víruses evolved from NC64A-víruses, possibly emerging as a result of the close
relationship with their hosts. This, complemented by nucleotide identity analysis,
allowed us to establish criteria for the definition of chlorovirus species, demarcating
seven distinct species within our database. Together, our results indicate that
chloroviruses are a group with great potential for genomic studies, and the
characterization of new viruses is fundamental to filling gaps in the field of algal
viruses.
Assunto
Microbiologia, Chlorella, Phycodnaviridae, Genoma Viral
Palavras-chave
chlorovírus, genômica, sistemática
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