TOOLS PER L’ANALISI
BIOINFORMATICA DI SEQUENZE
VIRALI IN AMBIENTE GRID
Alessandro Lombardo
Consorzio COMETA - DISTEF
TESTBEDS
CMV (Cucumber mosaic virus)
TYLCV (Tomato yellow leaf curl virus)
TYLCSV (Tomato yellow leaf curl sardinia
virus)
TSWV (Tomato spotted wilt virus)
CTV (Citrus tristeza virus)
CTV (Citrus tristeza virus)
Dimensioni: 2000x11 nm
Genoma: RNA singola elica +
19,3 Kb
Organizzazione: 12 ORF + 2UTR
Prodotti proteici: almeno 19
Genomi completi: 9
PRODUZIONE AGRUMICOLA MONDIALE (DATI FAO)
000 TONNES
ACTUAL
PROJECTED
GROWTH RATES
Average
Average
Percent per year
1987-1989
1997-1999
2001
2010
1987-89 to
1997-99
1997-99 to 2010
WORLD
62100
87598
89071
100006
3,5
1,1
DEVELOPED
25781
28785
29138
31370
1,1
0,7
North America
11422
14650
14846
16440
2,5
1
Europe
8481
9692
9977
9879
1,3
0,2
Area Former USSR
318
93
76
85
-11,5
-0,8
Oceania
573
634
579
845
1
2,4
Other developed
4987
3715
3661
4122
-2,9
0,9
DEVELOPING
36319
58813
59933
68636
4,9
1,3
Africa
2573
3101
2866
3474
1,9
0,9
Latin Americ. & Carib.
20211
30651
30602
34925
4,3
1,1
Near East
5553
8198
8967
9566
4
1,3
Far East
7982
16863
17497
20672
7,8
1,7
In proiezione, la produzione di arance si dovrebbe attestare intorno a 66,4 milioni di
tonnellate di cui 36,3 di prodotto fresco e 30,1 di prodotto processato
CTV
DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA:
Algeria, American Samoa, Antigua and
Barbuda, Argentina, Australia, Belize,
Bermuda, Bolivia, Brazil, Brunei
Darussalam, Cameroon, the Central
African Republic, Chad, China, Colombia,
Costa Rica, Cyprus, the Dominican
Republic, Ecuador, Egypt, El Salvador,
Ethiopia, Fiji, French Polynesia, Gabon,
Ghana, Guyana, India, Indonesia, Iran,
Israel, Italy, Jamaica, Japan, Kenya,
Korea Republic, Malaysia, Mauritius,
Morocco, Mozambique, Nepal,
Netherlands Antilles, New Caledonia, New
Zealand, Nicaragua, Nigeria, Pakistan,
Panama, Paraguay, Peru, the Philippines,
Portugal, Puerto Rico, Saudi Arabia,
Spain, Sri Lanka, Suriname, Taiwan,
Tanzania, Thailand, Trinidad and Tobago,
Turkey, the USA, Uganda, Uruguay,
Venezuela, Vietnam, Zaire, Zambia,
Western Samoa, the former Yugoslavia,
Zimbabwe.
SINTOMI:
Rapido declino e morte di
Citrus innestate su arancio
amaro (Citrus aurantianum L.)
Stem pitting, arresto della
crescita, rese ridotte, qualità
dei frutti scadente (sulla base
del portainnesto)
Giallume delle foglie e arresto
della crescita su limone e
pompelmo
Giallume dei semenzali
VETTORI:
Afidi (Toxoptera citricida, Aphis gossypii)
ANALISI DELLE SEQUENZE VIRALI
SEVERE
DIFFERENTE SINTOMATOLOGIA
MILD
ASYMPTOMATIC
DETERMINANTI PATOGENETICI?
DIVERSITA’ GENETICA
ISOLATI DI CTV
SCIAME DI VARIANTI DI
SEQUENZA
NATURA
ERROR-PRONE
RpRd
RIPETUTE
INOCULAZIONI
INNESTO/AFIDI
RICOMBINAZIONE
SEQUENZE COREPLICANTI
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool)
ALLINEAMENTO MULTIPLO DI SEQUENZE NUCLEOTIDICHE
MUTAZIONI PUNTIFORMI
INSERZIONI
DELEZIONI
INVERSIONI
RICOMBINAZIONI
Plot di similarità
ClustalW (Thomson et al., 1994)
CTV_DQ151548_Mexico_S
NUagA_AB046398_SE_Japan
VT_U56902_Israel
SY568_AF001623_S_California
T30_AF260651_Florida
T385_Y18420_Spain
T318A_DQ272579_Spain_SP
T36_NC001661_QD_Florida
Qaha_AY340974_Egypt
Consensus
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
AATTTC---TCAAATTCACCCGTACCCTCCGGAAATCACGTCCGGACGCTGCGGGAATCGGTGTAAATCCC-GGCAAATTGCCCCACTACGCCCATACAAACAA
AATTTC---TCAAATTCACCCGTACCCTCCGGAAATCACGTCCGGACGCTGCGGGAATCGGTGTAAATCC--GGCAAATTGCCTCACTACGCCCATACAAACAA
AATTTC---TCAAATTCACCCGTACCCTCCGGAAATCACGTCCGGACGCTGCGGGAATCGGTGTAAATCCC-GGCAAATTGCC-CACTACGCCCATACAAACAA
AATTTC---TCAAATTCACCCGTACCCTCCGGAAATCACGTCCGGACGCTGCGGGAATCGGTGTAAATCCC-GGCAAATTGCCCCACTACGGCCATACAAACAA
AATTTCGATTCAAATTCACCCGTATC-TCCGGAGCTCGA-TCCGGACCCTGCGGGACTTGGTGTAAATCCCAACCAGACGGTTGTTCTACGCCCATAATATCAA
ATTTTCGATTCAAATTCACCCGTACC-TCCGGAGCTCGA-TCCGGACCCTGCGGGACTTGGTGTAAATCCCAACCAGACGGTTGCTCTACGCCCATAATATCAA
AATTTC---ACAAATTCAACCTGTTCGCCCAGAAAATACGTCTGGCACAACAGGGATCCGGAATAGGTCCA-GCCTTTAAGCTCTAATATTCCCACAACAAAAA
AATTTC---ACAAATTCAACCTGTTCGCCCAGAAAATACGTCTGGCACAACAGGGATCCGGAATAGGTCCA-GCCTTTAAGCTCTAATATTCCCACAACAAAAA
AATTTC---ACAAATTCATCCTCTTCCCCCAGAAAATACGTCTGGCACAACAGGGATCCGGAATAGGTCCA-GCCTTTAAGCTCTAATATTCCCACAACGGAAA
AATTTC
TCAAATTCACCCGTACCCTCCGGAAATCACGTCCGGACCCTGCGGGA TCGGTGTAAATCCC GCCA A GCTCCACTACGCCCATAA AACAA
ALLINEAMENTO CON ClustalW-MPI SU RETE GRID
Tempi di allineamento sequenze CTV
120
100
Minuti
80
60
40
20
0
1 CPU
2 CPU
4 CPU
N° processori
8 CPU
ALBERI FILOGENETICI
RpRd
RNA polimerasi RNA dipendente
FORMAZIONE DI
STRUTTURE A MOSAICO
L’INDIVIDUAZIONE DEGLI EVENTI DI RICOMBINAZIONE
CATEGORIE:
Metodi di Similarità
Metodi di Distanza
Metodi Filogenetici
Metodi di Compatibilità
Distribuzione delle sostituzioni
da Posada 2002
L’INDIVIDUAZIONE DEGLI EVENTI DI RICOMBINAZIONE
TOPALi
TOPALi V2.0 (BioSS-Biomathematics & Statistics Scotland)
DDS (Difference of Sums of Square - McGuire and Wright, 2000)
PDM (Probabilistic Divergence Measures – Husmeier and Wright, 2001)
HMM (Hidden Markov Model – Husmeier and McGuire, 2003)
Tempo di analisi PDM dell’allineamento di CTV in locale=
44,2 ore!!!!!
LE STRUTTURE SECONDARIE
5’ UTR (Untraslated Terminal Region) di CTV
da Gowda et al., 2003
UNAFold
RNAshape
MPGAfold
MPGAfold-MPGAfold Visualizer-KNetFold
Center for Cancer Research Nanobiology Program (NIH)
RINGRAZIAMENTI
Marcello Iacono Manno
Lorenzo Neri
Giuseppe La Rocca
Annamaria Muoio
(I.N.F.N – Catania)
