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Apr 06, 2023

Rilevazione di loci ripetuti terminali lunghi derivati ​​​​da retrovirus endogeno negli uccelli della giungla utilizzando l'intero

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7380 (2023) Citare questo articolo

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I retrovirus endogeni (ERV) sono elementi genetici presenti nel genoma che conservano tracce di infezioni virali pregresse. La caratterizzazione degli ERV può fornire informazioni cruciali sull'evoluzione degli uccelli. Questo studio mirava a identificare nuovi loci di ripetizione terminale lunga (LTR) derivati ​​da ERV (ERV-LTR) assenti nel genoma di riferimento utilizzando dati di sequenziamento dell'intero genoma di uccello della giungla rosso, uccello della giungla grigio, uccello della giungla di Ceylon e uccello della giungla verde. In totale, sono stati identificati 835 loci ERV-LTR nelle quattro specie di Gallus. Il numero di loci ERV-LTR rilevati nell'uccello della giungla rosso e nelle sue sottospecie dell'uccello della giungla grigio, dell'uccello della giungla di Ceylon e dell'uccello della giungla verde erano rispettivamente 362, 216, 193 e 128. L'albero filogenetico era congruente con gli alberi precedentemente segnalati, suggerendo la possibilità di dedurre relazioni tra le popolazioni di uccelli della giungla del passato dai loci ERV-LTR identificati. Dei loci rilevati, 306 ERV-LTR sono stati identificati vicino o all'interno dei geni e alcuni erano associati all'adesione cellulare. Le sequenze ERV-LTR rilevate sono state classificate come famiglia di retrovirus aviari endogeni, sottogruppo E del virus della leucosi aviaria, Ovex-1 e ERV correlati al virus della leucemia murina. Inoltre, la sequenza della famiglia EAV è stata divisa in quattro pattern combinando le regioni U3, R e U5. Questi risultati contribuiscono a una comprensione più completa delle caratteristiche degli ERV degli uccelli della giungla.

Dopo l'infezione retrovirale, il genoma virale viene trascritto al contrario e integrato nel genoma dell'ospite come provirus. In linea di principio, il provirus ha tutti i requisiti per la sua replicazione ed è costituito da una regione interna che codifica i geni virali (gag, pro/pol ed env), che sono affiancati da due identiche ripetizioni terminali lunghe (LTR) al momento dell'integrazione. Adiacente al provirus c'è una breve duplicazione del sito target (TSD) di 4–8 bp nella sequenza del genoma ospite generata durante l'integrazione. La trasmissione verticale può far sì che tali virus infettino le cellule germinali e i tessuti riproduttivi, con conseguente formazione di retrovirus endogeni (ERV) nella prole. Gradualmente, gli ERV possono raggiungere un’elevata frequenza all’interno delle popolazioni e infine fissarsi all’interno delle specie1. Tipici ERV aviari includono le famiglie del virus della leucosi aviaria (ALV) e dei retrovirus aviari endogeni (EAV). La famiglia ALV comprende diversi sottogruppi e gli ERV del sottogruppo E, denominati ALV-E, spesso mantengono un'elevata integrità strutturale2. Una sequenza nota come EAV-HP all'interno della famiglia EAV è priva del gene pol, mentre EAV-0 e EAV-51 hanno il gene pol ma mancano del gene env3. È stato suggerito che l'ALV-E sia rilevato solo nel Gallus gallus, compresi gli uccelli della giungla rossa (G. gallus gallus) e i polli commerciali, mentre la famiglia EAV potrebbe essere presente in diverse specie di Gallus3.

Circa il 5% del genoma umano deriva dagli ERV, mentre gli ERV costituiscono circa il 3% del genoma del pollo4,5. Tuttavia, è probabile che un numero significativo di ERV non siano stati scoperti nei polli. Questi ERV hanno avuto un ruolo nel plasmare la diversità delle specie di uccelli e hanno causato perdite economiche all’industria del pollame a causa di malattie genetiche6,7,8. La caratterizzazione degli ERV fornirà informazioni essenziali sull'evoluzione degli uccelli.

L'analisi del DNA mitocondriale indica che la gallina rossa è una specie ancestrale di polli9,10. Oltre all'uccello della giungla rosso, sono state identificate altre tre specie appartenenti al genere Gallus: l'uccello della giungla grigio (G. sonneratii), l'uccello della giungla di Ceylon (G. lafayetii) e l'uccello della giungla verde (G. varius). L'uccello della giungla rosso è distribuito in gran parte del sud-est asiatico e in alcune parti dell'Asia meridionale, mentre le altre tre specie hanno areali più ristretti: l'uccello della giungla grigio nell'India centrale e meridionale, l'uccello della giungla di Ceylon nello Sri Lanka e l'uccello della giungla verde a Giava e nelle isole circostanti. Recenti studi di genetica molecolare suggeriscono che varie specie di Gallus contribuiscono alla composizione genetica del pollo. Tuttavia, l’origine e la storia della diversità genetica nei polli rimangono solo parzialmente comprese11,12,13. In questo studio, lo scopo era identificare i loci di LTR derivati ​​da ERV (ERV-LTR) nel genoma utilizzando dati dell'intero genoma per il genere Gallus, comprese le sottospecie. Inoltre, confrontando i loci ERV-LTR tra le specie e le sequenze rilevate di ERV-LTR, sono state chiarite le caratteristiche degli ERV-LTR del genere Gallus.