Filogenia e Evolução. - IME-USP

Filogenia,, Evolução e o Estudo de
Filogenia
Patógenos Virais
Atila Iamarino
[email protected]
http://scienceblogs.com.br/rainha/
Resumo
1.
2.
Conceito evolução
Mecanismos Evolutivos
•
•
•
•
•
3.
Mutação
Migração
Recombinação
Deriva Genética
Seleção Natural
Biologia evolutiva como ferramenta para o
estudo de patógenos (exemplos)
1. Evolução
Conceito:
Variação na frequência alélica entre uma
geração e outra
Geração 1
Geração 2
Geração 3
Geração 4
2. Mecanismos evolutivos: Mutação
Geração 1
Geração 2
Mutação
Geração 3
Geração 4
2. Mecanismos evolutivos: Migração
População 1
População 2
Geração 1
Geração 2
Geração 3
Geração 4
2. Mecanismos evolutivos: Recombinação
2. Mecanismos evolutivos: Deriva
Origem do alelo
(1ª geração)
Time para fixação
~4N gerações
2. Mecanismos evolutivos: Deriva
2. Mecanismos evolutivos: Seleção
• Organismos diferem em sua habilidade de sobreviver e se
reproduzir, devido principalmente a diferenças genéticas entre
os indivíduos.
• A cada geração os indivíduos que sobrevivem e se
replicam/reproduzem mais eficientemente, contribuem mais na
formação da proxima geração.
• A seleção atua somente em caracteres herdáveis.
2. Mecanismos evolutivos: Seleção
3. Exemplos: Taxa mutação
• Bactéria & vírus de DNA:
~ 0.003 mutações por genoma, por replicação
~10-7 to 10-9 substituições/sítio/ano
• Eucariotos:
~ 0.01 mutações por genoma, por replicação
~10-8 to 10-9 substituições/sítio/ano
• vírus de RNA:
~ 1 mutação por genoma, por replicação (sem mecanismo reparo)
~10-3 to 10-4 substituições/sítio/ano
3. Exemplos: Seleção positiva
• Comparação da taxa de substituição sinônima (dS) e não sinônima
(dN) por sítio (dN/dS = ω):
Ser Met Leu Gly Gly
Seq 1: TCA ATG TTA GGG
GGA
† *
†
†
**
Seq 2: TCG ATA CTA GGTATA
Ser Ile Leu Gly Ile
†substituição sinônima
*substituição não sinônima
dN/dS < 1.0 = seleção purificadora
dN/dS ~ 1.0 = seleção neutra (drift)
dN/dS > 1.0 = seleção positiva
3. Exemplos: filogenias contém história
Imunidade cruzada efetiva
Sironen et al. (2001):
Taxa de
~1x10-7!!
Grenfell et al. (2004) Science
303substituição
327-332
3. Exemplos: filogenias contém história
Imunidade cruzada parcial
Sironen et al. (2001):
Taxa de substituição ~1x10-7!!
Grenfell et al. (2004) Science 303 327-332
3. Exemplos: filogenias contém história
Sironen et al. (2001):
imunidade cruzada
Taxa deSem
substituição
~1x10-7!!
Grenfell et al. (2004) Science 303 327-332
3. Exemplos: Grupos antigênicos
Sironen et al. (2001):
Taxa de substituição ~1x10-7!!
Smith et al. (2004). Science 305, 371-376
3. Exemplos: Rearranjo em influenza
Sironen et al. (2001):
Taxa de substituição ~1x10-7!!
Holmes et al. (2005) PLoS Biology 3(9), e300
3. Exemplos: Dengue 4 no Brasil
DENV4
(2008)
Figueiredo et al. (2008) EID 14(4)
3. Exemplos: Dengue 4 no Brasil
DENV4
(2008)
Melo et al. (2009) PLoS Neg Trop Disease (3), e390
3. Exemplos: Co-evolução em Hantavirus
3. Exemplos: coalescência
Atualmente
Coalescência
De volta ao MRCA
Most Recent Common Ancestor
(MRCA)
3. Exemplos: HIV e HCV na Líbia
Sironen et al. (2001):
Taxa de substituição ~1x10-7!!
De Oliveira et al. (2006) Nature 444, 836-837
3. Exemplos: Origem do HIV-1
Sironen et al. (2001):
Taxa de substituição ~1x10-7!!
Korber et al. (2000) Science 288, 1789-1796