Study of endogenous retroviruses: Insight into the retroviral evolution and virus-host interactions

Abstract

V rámci mé doktorské práce jsem se věnoval evoluci retrovirů a jejich vztahů s hostitelem. Retroviry jsou skupinou RNA virů schopných infikovat širokou škálu druhů včetně pravděpodobně všech obratlovců. Jejich jedinečnost tkví mimo jiné ve schopnosti účinně tvořit endogenní retroviry (ERVs) - virové kopie, které jsou po integraci do genomu hostitele děděny dalšími generacemi jako součást jejich genofondu. ERVs zastupují velkou část genomu obratlovců a hrají důležitou úlohu v mnoha buněčných procesech a patologiích. Velké množství těchto sekvencí zůstává nicméně stále neprozkoumáno. Výsledky mého hlavního projektu disertační práce odkrývají dávnou evoluční historii retrovirů. K tomu mi dopomohla analýza sekvencí ERVs, které představují jakési "genetické fosílie" virových infekcí, jež probíhaly po celou dobu retrovirové evoluce. Odhalení a následná analýza dávných linií ERVs mi pomohla nahlédnout do hluboké historie retrovirů a prozkoumat, jak virové infekce v minulosti pomáhaly utvářet antivirovou obranu jejich hostitelů. Mimo studium dávné evoluce retrovirů se má práce soustředila také na samotný proces vzniku nových kopií ERVs a jejich fixace v hostitelské populaci. K tomu jsem využil jedinečný model endogenního retroviru, k jehož endogenizaci v současné době dochází u jelence.

In my doctoral project, I studied the evolution of retroviruses and long-term interactions with their hosts. Retroviruses infect a broad range of species including possibly all vertebrates. They are unique in their ability to efficiently create endogenous retroviruses (ERVs) - viral copies integrated into the host genomes and consequently inherited by successive generations as usual genomic locus. ERVs represent a significant portion of vertebrate genomes and play an important role in a variety of cellular processes and pathologies; however, their sequences are still largely unexplored. The results of my work contributed to the uncovering of ancient evolutionary history of retroviruses. In this regard, I employed the ERV sequences, as they represent "genetic fossils" of viral infections that occurred throughout entire retroviral evolution. By discovery and analysis of ancient ERV lineages, I shed light on the deep history of retroviruses and revealed how the past infections shaped the evolution of vertebrate antiviral defense. In addition to the investigation of retroviral evolution, I also studied process of ongoing endogenization and fixation of newly emerged ERVs in a mammalian host population. In this part of my work, I focused on a unique model of ERV that have been recently invading mule deer genome.