Published September 17, 2015 | Version v1
Publication Open

Recurrent Domestication by Lepidoptera of Genes from Their Parasites Mediated by Bracoviruses

  • 1. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
  • 2. Évolution, Génomes, Comportement, Écologie
  • 3. Génomique Métabolique du Genoscope
  • 4. Diversity, Genomes and Insects-Microorganisms Interactions

Description

Bracoviruses are symbiotic viruses associated with tens of thousands of species of parasitic wasps that develop within the body of lepidopteran hosts and that collectively parasitize caterpillars of virtually every lepidopteran species. Viral particles are produced in the wasp ovaries and injected into host larvae with the wasp eggs. Once in the host body, the viral DNA circles enclosed in the particles integrate into lepidopteran host cell DNA. Here we show that bracovirus DNA sequences have been inserted repeatedly into lepidopteran genomes, indicating this viral DNA can also enter germline cells. The original mode of Horizontal Gene Transfer (HGT) unveiled here is based on the integrative properties of an endogenous virus that has evolved as a gene transfer agent within parasitic wasp genomes for ≈100 million years. Among the bracovirus genes thus transferred, a phylogenetic analysis indicated that those encoding C-type-lectins most likely originated from the wasp gene set, showing that a bracovirus-mediated gene flux exists between the 2 insect orders Hymenoptera and Lepidoptera. Furthermore, the acquisition of bracovirus sequences that can be expressed by Lepidoptera has resulted in the domestication of several genes that could result in adaptive advantages for the host. Indeed, functional analyses suggest that two of the acquired genes could have a protective role against a common pathogen in the field, baculovirus. From these results, we hypothesize that bracovirus-mediated HGT has played an important role in the evolutionary arms race between Lepidoptera and their pathogens.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

فيروسات براكوفيروس هي فيروسات تكافلية مرتبطة بعشرات الآلاف من أنواع الدبابير الطفيلية التي تتطور داخل جسم مضيفات حرشفيات الأجنحة والتي تتطفل بشكل جماعي على اليرقات من كل أنواع حرشفيات الأجنحة تقريبًا. يتم إنتاج الجسيمات الفيروسية في مبيض الدبابير وحقنها في اليرقات المضيفة مع بيض الدبابير. وبمجرد دخولها الجسم المضيف، تندمج دوائر الحمض النووي الفيروسية المغلقة في الجسيمات في الحمض النووي للخلية المضيفة للحرشفية الأجنحة. هنا نوضح أن تسلسلات الحمض النووي لفيروس براكو قد تم إدخالها مرارًا وتكرارًا في جينومات lepidopteran، مما يشير إلى أن هذا الحمض النووي الفيروسي يمكن أن يدخل أيضًا إلى خلايا الخط الجرثومي. يعتمد الوضع الأصلي للنقل الجيني الأفقي (HGT) الذي تم الكشف عنه هنا على الخصائص التكاملية للفيروس الداخلي الذي تطور كعامل نقل للجينات داخل جينومات الزنبور الطفيلية لمدة 100 مليون سنة تقريبًا. من بين جينات فيروس براكو المنقولة على هذا النحو، أشار تحليل تطوري إلى أن تلك اللوكينات من النوع C المشفرة على الأرجح نشأت من مجموعة جينات WASP، مما يدل على وجود تدفق جيني بوساطة فيروس براكو بين رتبتين من الحشرات غشائيات الأجنحة و Lepidoptera. علاوة على ذلك، أدى اكتساب تسلسلات فيروس براكو التي يمكن التعبير عنها بواسطة حرشفيات الأجنحة إلى تدجين العديد من الجينات التي يمكن أن تؤدي إلى مزايا تكيفية للمضيف. في الواقع، تشير التحليلات الوظيفية إلى أن اثنين من الجينات المكتسبة يمكن أن يكون لهما دور وقائي ضد مسببات الأمراض الشائعة في هذا المجال، الفيروس العصبوني. من هذه النتائج، نفترض أن HGT بوساطة فيروس براكو قد لعب دورًا مهمًا في سباق التسلح التطوري بين Lepidoptera ومسببات الأمراض الخاصة بها.

Translated Description (French)

Les bracovirus sont des virus symbiotiques associés à des dizaines de milliers d'espèces de guêpes parasites qui se développent dans le corps des hôtes lépidoptères et qui parasitent collectivement les chenilles de pratiquement toutes les espèces de lépidoptères. Des particules virales sont produites dans les ovaires des guêpes et injectées dans les larves hôtes avec les œufs de guêpes. Une fois dans le corps de l'hôte, les cercles d'ADN viral enfermés dans les particules s'intègrent dans l'ADN de la cellule hôte lépidoptère. Nous montrons ici que des séquences d'ADN de bracovirus ont été insérées à plusieurs reprises dans les génomes des lépidoptères, indiquant que cet ADN viral peut également pénétrer dans les cellules germinales. Le mode original de transfert horizontal de gènes (HGT) dévoilé ici est basé sur les propriétés intégratives d'un virus endogène qui a évolué en tant qu'agent de transfert de gènes au sein des génomes de guêpes parasites pendant ≈100 millions d'années. Parmi les gènes de bracovirus ainsi transférés, une analyse phylogénétique a indiqué que ceux codant pour les électrodes de type C provenaient très probablement de l'ensemble des gènes de la guêpe, montrant qu'un flux de gènes médié par le bracovirus existe entre les 2 ordres d'insectes, les hyménoptères et les lépidoptères. De plus, l'acquisition de séquences de bracovirus qui peuvent être exprimées par les lépidoptères a entraîné la domestication de plusieurs gènes qui pourraient entraîner des avantages adaptatifs pour l'hôte. En effet, les analyses fonctionnelles suggèrent que deux des gènes acquis pourraient avoir un rôle protecteur contre un pathogène commun sur le terrain, le baculovirus. À partir de ces résultats, nous émettons l'hypothèse que le HGT médié par le bracovirus a joué un rôle important dans la course aux armements évolutive entre les lépidoptères et leurs agents pathogènes.

Translated Description (Spanish)

Los bracovirus son virus simbióticos asociados con decenas de miles de especies de avispas parásitas que se desarrollan dentro del cuerpo de los huéspedes lepidópteros y que parasitan colectivamente las orugas de prácticamente todas las especies de lepidópteros. Las partículas virales se producen en los ovarios de la avispa y se inyectan en las larvas del huésped con los huevos de la avispa. Una vez en el cuerpo del huésped, los círculos de ADN viral encerrados en las partículas se integran en el ADN de la célula huésped del lepidóptero. Aquí mostramos que las secuencias de ADN de bracovirus se han insertado repetidamente en genomas de lepidópteros, lo que indica que este ADN viral también puede entrar en las células de la línea germinal. El modo original de transferencia génica horizontal (HGT) presentado aquí se basa en las propiedades integradoras de un virus endógeno que ha evolucionado como agente de transferencia génica dentro de los genomas de avispas parásitas durante ≈100 millones de años. Entre los genes de bracovirus así transferidos, un análisis filogenético indicó que los que codifican las lectinas de tipo C probablemente se originaron a partir del conjunto de genes de avispa, lo que demuestra que existe un flujo de genes mediado por bracovirus entre los 2 órdenes de insectos Hymenoptera y Lepidoptera. Además, la adquisición de secuencias de bracovirus que pueden ser expresadas por Lepidoptera ha resultado en la domesticación de varios genes que podrían resultar en ventajas adaptativas para el huésped. De hecho, los análisis funcionales sugieren que dos de los genes adquiridos podrían tener un papel protector contra un patógeno común en el campo, el baculovirus. A partir de estos resultados, planteamos la hipótesis de que la HGT mediada por bracovirus ha desempeñado un papel importante en la carrera armamentista evolutiva entre los lepidópteros y sus patógenos.

Files

journal.pgen.1005470&type=printable.pdf

Files (5.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8e9152221a2ce5faa3c8f7928c9c203f
5.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التدجين المتكرر من قبل حرشفيات الأجنحة للجينات من طفيلياتها بوساطة فيروسات براكوفيروس
Translated title (French)
Domestication récurrente par les lépidoptères des gènes de leurs parasites médiés par les bracovirus
Translated title (Spanish)
Domesticación recurrente por lepidópteros de genes de sus parásitos mediados por bracovirus

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2172087535
DOI
10.1371/journal.pgen.1005470

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1483271263
  • https://openalex.org/W1500989553
  • https://openalex.org/W1516646376
  • https://openalex.org/W163498145
  • https://openalex.org/W1941481034
  • https://openalex.org/W1955615093
  • https://openalex.org/W1968772954
  • https://openalex.org/W1971298619
  • https://openalex.org/W1972772092
  • https://openalex.org/W1973528718
  • https://openalex.org/W1981129106
  • https://openalex.org/W1984655488
  • https://openalex.org/W1990279782
  • https://openalex.org/W1993063692
  • https://openalex.org/W1995273609
  • https://openalex.org/W1998787456
  • https://openalex.org/W2001890911
  • https://openalex.org/W2008418661
  • https://openalex.org/W2015551032
  • https://openalex.org/W2023999267
  • https://openalex.org/W2030228886
  • https://openalex.org/W2031187159
  • https://openalex.org/W2031907791
  • https://openalex.org/W2032204654
  • https://openalex.org/W2034446338
  • https://openalex.org/W2039787869
  • https://openalex.org/W2040808444
  • https://openalex.org/W2041801904
  • https://openalex.org/W2046181700
  • https://openalex.org/W2055502182
  • https://openalex.org/W2055758623
  • https://openalex.org/W2059902798
  • https://openalex.org/W2067449259
  • https://openalex.org/W2067721377
  • https://openalex.org/W2070516629
  • https://openalex.org/W2074682770
  • https://openalex.org/W2074971561
  • https://openalex.org/W2075944463
  • https://openalex.org/W2076107164
  • https://openalex.org/W2080209473
  • https://openalex.org/W2081685459
  • https://openalex.org/W2083246411
  • https://openalex.org/W2092338730
  • https://openalex.org/W2095289686
  • https://openalex.org/W2097382368
  • https://openalex.org/W2097789141
  • https://openalex.org/W2101994976
  • https://openalex.org/W2102247014
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2108302734
  • https://openalex.org/W2110335151
  • https://openalex.org/W2112065041
  • https://openalex.org/W2112310720
  • https://openalex.org/W2112915944
  • https://openalex.org/W2112980613
  • https://openalex.org/W2115852216
  • https://openalex.org/W2121703775
  • https://openalex.org/W2123930895
  • https://openalex.org/W2123979225
  • https://openalex.org/W2124546415
  • https://openalex.org/W2126842951
  • https://openalex.org/W2127774996
  • https://openalex.org/W2130437850
  • https://openalex.org/W2130660951
  • https://openalex.org/W2131396836
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2132979395
  • https://openalex.org/W2138178197
  • https://openalex.org/W2138952930
  • https://openalex.org/W2140560927
  • https://openalex.org/W2144417648
  • https://openalex.org/W2146618392
  • https://openalex.org/W2146831999
  • https://openalex.org/W2151561072
  • https://openalex.org/W2154870640
  • https://openalex.org/W2154943592
  • https://openalex.org/W2155897561
  • https://openalex.org/W2160522424
  • https://openalex.org/W2160969485
  • https://openalex.org/W2161746138
  • https://openalex.org/W2162440212
  • https://openalex.org/W2166059365
  • https://openalex.org/W2166329069
  • https://openalex.org/W2166645516
  • https://openalex.org/W2167230239
  • https://openalex.org/W2168068755
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2171574782
  • https://openalex.org/W2171590524
  • https://openalex.org/W2171701745
  • https://openalex.org/W2171715346
  • https://openalex.org/W640791736