Evolução dos Errantivirus gtwin e gypsy no gênero Drosophila

Abstract

Errantivirus compreende um grupo monofilético de retrotransposons com LTRs de insetos, caracterizados pela presença do gene env em adição aos genes gag e pol. Nos retrovírus a proteína Env é responsável pela sua infecciosidade, causando a fusão do vírion com a membrana da célula. Dados recentes sugerem que os Errantivirus se originaram a partir de um retrotransposon desprovido de gene env que incorporou um gene para proteína de fusão de baculovírus por um evento de recombinação. O gypsy é o Errantivirus mais estudado, possui propriedades infecciosas comprovadas e um padrão evolutivo complexo. Já o retroelemento gtwin, proximamente relacionado ao gypsy, foi recentemente descoberto através da análise in silico do genoma de Drosophila melanogaster e ainda é pouco estudado. Esse trabalho visa ampliar o conhecimento sobre a história evolutiva desses dois Errantivirus através de buscas in silico nos genomas de Drosophila e análises filogenéticas do gene env. Nós mostramos que gtwin possui distribuição restrita ao subgrupo melanogaster e sua filogenia mostra algumas incongruências em relação à filogenia das espécies hospedeiras, sugerindo transmissão horizontal. Para gypsy, mostramos um grande número de subfamílias distribuídas em diferentes grupos de Drosophila, podendo coexistir mais de uma subfamília no mesmo genoma. Múltiplos eventos de transmissão horizontal são inferidos, evidenciando o padrão evolutivo complexo desse retroelemento reportado por outros autores. Além disso, relatamos a existência de seqüências potencialmente codificadoras de Env funcional para a maioria das seqüências envolvidas em transmissão horizontal, para os dois elementos. Esses dados sugerem que essas seqüências podem ser retrovírus com capacidade de invadir novos genomas sem necessitar de vetor, suportando a hipótese sugerida por outros autores de que ondas infecciosas poderiam explicar o padrão evolutivo dos Errantivirus.

Errantivirus comprises a monophyletic group of insect LTR retrotransposons, which has an env gene in addition to gag and pol genes. In retroviruses, the Env protein is responsible for its infectious properties, causing the fusion of the virion to the cell membrane. Recent data suggest that Errantivirus have originated from a retrotransposon unprovided of env gene, which incorporated a fusion protein gene from baculovirus by a recombination event. Gypsy is the most studied Errantivirus, it has proved infectious properties and a complex evolution pattern. Otherwise, gtwin, closely related to gypsy, was recently found through in silico analysis of Drosophila melanogaster genome and it is still poorly studied. This work aim to amplify the knowledge about the evolutionary history of both gypsy and gtwin Errantivirus, through in silico genome search of Drosophila and phylogenetic analysis of the env gene. We show that gtwin has a distribution restricted to the melanogaster subgroup and its phylogeny shows incongruences with host species phylogeny, suggesting horizontal transmission events. Gypsy show a high number of subfamilies spread in different Drosophila groups and more than one subfamily can coexist in the same genome. Multiple events of horizontal transmission are inferred, making evident the complex evolution pattern of gypsy reported by some authors. Moreover, it was reported the existence of DNA sequences putatively encoding Env proteins in most of the sequences involved in horizontal transfer, for both gypsy and gtwin elements. Our data suggest these sequences can be retroviruses with capacity to invade new genomes without require a vector, corroborating the hypothesis suggested by other authors that infectious waves could explain the complex evolutionary pattern of Errantivirus.