Evolutionary relationships between arenaviruses and their rodent hosts

Datum: 16 juni 2015

Locatie: UAntwerpen - Campus Middelheim - Lokaal A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 15 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Biologie

Promovendus: Sophie Gryseels

Promotor: Herwig Leirs & Joëlle Goüy de Bellocq

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Sophie Gryseels - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

Een belangrijk deel van de menselijke virussen zijn zoönotische infecties: ze horen eigenlijk thuis bij wilde dieren, mensen worden eerder per ongeluk besmet. Verschillende hiervan veroorzaken ernstige ziektes: zo is Ebola virus in feite zoönotisch, alsook sommige soorten van de minder bekende arenavirus familie, die elk jaar duizenden slachtoffers maken. Een handige eigenschap van deze zoönotische virussen is dat hun voortbestaan afhangt van de aanwezigheid van hun natuurlijke gastheer, het reservoir. Als je dus weet welke diersoort de echte gastheer is, en je diens verspreidingspatronen kent, kan je ook inschatten op welke plaatsen de infectie in mensen zou kunnen opduiken. Het is echter niet altijd duidelijk welke groep van dieren het reservoir uitmaken: is het een enkele soort of zelfs een ondersoort, of een reeks verschillende soorten? Bovendien muteren de genomen van de meeste virussen ook heel snel, waardoor ze zich mogelijk snel kunnen aanpassen aan nieuwe gastheren. In deze doctoraatstudie bestuderen we de associaties tussen Afrikaanse arenavirussen en hun natuurlijke gastheren, de knaagdieren, en hoe stabiel deze relaties zijn geweest doorheen de evolutionaire geschiedenis.

Vooraleerst bestudeerden we de cryptische genetische variatie in onze modelsoort, de veeltepelmuis (Mastomys natalensis), in centraal Tanzania en zagen dat we op twee niveaus deze muizen hier genetisch kunnen opdelen: twee genetische lijnen die ongeveer al een miljoen jaar een aparte evolutie kennen, alsook een recent afgescheiden populatie in een stedelijk gebied. In beide gevallen hebben de twee genetische eenheden uitgebreid fysiek contact aan de grenzen van hun verspreidingsgebieden (wat de overdracht van virussen fysiek mogelijk maakt), maar blijven ze genetisch gescheiden wegens complexe natuurlijk selectie. Het arenavirus in de recent afgescheiden populatie, het Morogoro virus, werd niet geblokkeerd door de spatiale overgang naar de rurale populatie: dezelfde virusstammen kwamen in beide populaties voor. In de meeste noordelijke van de twee diepe genetische lijnen vonden we een nieuwe arenavirussoort, Gairo virus, en we toonden aan dat de verspreiding van zowel Gairo als Morogoro virus scherp samenviel met de verspreiding van telkens één van de twee diepe genetische lijnen. Dit suggereert dat deze genetische lijnen, en niet de volledige soort M. natalensis noch recent gedifferentieerde populaties, de reservoirs vormen voor de twee arenavirussen.

Voorts bestudeerden we de evolutionaire geschiedenis van alle gekende Afrikaanse arenavirussen, die tot dusver telkens gedetecteerd zijn in slechts één van de vele knaagdiersoorten die het continent rijk is. Door de verwantschappen tussen de arenavirussen te vergelijken met die tussen de knaagdieren, was het duidelijk dat in het verleden de virussen verscheidene keren van gastheer zijn gewisseld. Echter, deze wissels waren sterk beperkt tussen leden van hetzelfde knaagdier tribus (een taxonomische rang tussen genus en familie) terwijl het exact samen voorkomen van de gastheersoorten op dezelfde plek geen bepalende factor was.

Samengevat suggereren deze studies dat zowel het genetisch niveau van het huidige reservoir als het niveau van de knaagdier tribus, maar geen ander niveau daartussen, specifieke grenzen vormen aan het evolutionaire aanpassingspotentieel van deze arenavirussen. Dit maakt dat de associaties tussen arenavirussen en hun reservoir gastheren exclusief zijn en stabiel voor relatief lange tijd.