The complexity of genome integration process in human lentivirus

• Autores: Felipe García Vallejo
• Localización: Revista de la Academia Colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales, ISSN 0370-3908, Vol. 40, Nº. 156, 2016, págs. 382-394
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Complejidad del proceso de integración sistémica de los lentivirus humanos
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  • español

    Introducción. La distribución del DNAc lentiviral en el genoma hospedero ha sido estudiada usando un enfoque estructural, sin embargo éste es incompleto pues no considera la dinámica y la topología de la cromatina interfásica y las redes de expresión de genes en la célula infectada. Objetivo. Utilizando un enfoque no linear, correlacionar la multifractalidad de los cromosomas humanos con la composición y el disturbio de la topología de la cromatina como un efecto complejo promovido por la integración de ADNc lentiviral. Métodos. De 2.409 secuencias genómicas obtenidas del GeneBank y flanqueantes al 5'LTR de lentivirus humanos, (cobertura mayor del 98,6% del genoma humano), se correlacionaron con los valores de multifractalidad (AvdeltaDq) de la cromatina humana. Adicionalmente se empleó el programa Cytoscape v.2.63 para simular computacionalmente los efectos de la integración sobre las redes de expresión de genes humanos. Resultados. El 54,21% de la integración lentiviral ocurrió en aquellos cromosomas con valores altos e intermedios de multifractalidad; el 18.14% de estas integraciones se localizo en los cromosomas con más altos valores de multifractalidad (16, 17, 19, 22). La multifractalidad se correlacionó con el porcentaje Alu. Se registraron 2.770 interacciones entre 28 genes localizados cerca de provirus VIH-1 en macrófagos humanos. La integración del DNAc lentiviral alteró dramáticamente, la topología de la red de expresión de genes en macrófagos. Conclusión. Algunos cambios topológicos asociados a las regiones con elevada frecuencia de integración del ADNc, podrían, de manera sinérgica, reconfigurar localmente la topología del ambiente cromatínica que las redes de expresión de genes en la célula infectada.

  • English

    Introduction. The distribution of human lentiviral cDNA into the host genome has been studied using a linear structural approach, however such analysis is incomplete because do not consider the dynamics and topology of interphase chromatin and the gene expression networks in infected cells. Objective. To correlate using a non-linear approach the multifractality of human chromosomes, with the composition and disturbing of chromatin topology, as complex effect promote by the lentiviral cDNA integration. Methods. From 2,409 human genome sequences flanking the 5'LTR of human and simian lentiviruses obtained from GeneBank (NCBI) database, several human genomic variables were correlated with the multifractality values AvdeltaDq of chromosomes covering more than 98.6% of the human genome. Moreover Cytoscape v.2.63 was used to simulate the effects of viral cDNA integration on gene expression networks in macrophages. Results. The 54.21% of lentivirus cDNA integrations were registered in chromosomes with high and medium fractality; 18.14% of these cDNA integrations was exclusively located in chromosomes 16, 17, 19 and 22 corresponding to that with high multifractality values. High scores of Pearson's correlation for AvdeltaDq/ chromosome vs integrations/chromosome; percentage of Alu sequences were recorded. 2,770 interactions among 28 genes located closed to HIV-1 proviruses in human macrophages were recorded. cDNA integration alters the gene interaction networks in infected cells, the topological parameters of non-infected macrophage network gene was dramatically changed upon HIV-1 integration. Conclusion. Some topological changes in those regions with high frequency of cDNA viral integrations would synergistically configure local topological chromatin environments that alters the gene interaction networks in infected cells.