Genomic characterization of Brazilian hepatitis C virus genotypes 1a and 1b

Parts of 5' non-coding (5' NC) and of E1 envelope regions of the hepatitis C virus (HCV) genome were amplified from sera of 26 Brazilian anti-HCV antibody-positive patients using the reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). Fourteen samples were PCR positive with primers from the 5' NC region and 8 of them were also positive with primers from the E1 region. A genomic segment of 176 bp from the E1 region of 7 isolates was directly sequenced from PCR products. The sequences were compared with those of HCV strains isolated in other countries and the Brazilian isolates were classified by phylogenetic analysis into genotypes 1a and 1b. This could have a clinical importance since it has been shown that individuals infected with type 1 viruses are less likely to respond to treatment with interferon than individuals infected with types 2 and 3 viruses. Two quasispecies isolated from the same patient with an interval of 13 months differed by two base substitutions (1.1%). The sequence of another isolate presented a three-nucleotide deletion at codon 329

Sequencing and promoter analysis of the nifENXorf3orf5fdxAnifQ operon from Azospirillum brasilense Sp7

A 40-kb DNA region containing the major cluster of nif genes has been isolated from the Azospirillum brasilense Sp7 genome. In this region three nif operons have been identified: nifHDKorf1Y, nifENXorf3orf5fdxAnifQ and orf2nifUSVorf4. The operons containing nifENX and nifUSV genes are separated from the structural nifHDKorf1Y operon by about 5 kb and 10 kb, respectively. The present study shows the sequence analysis of the 6045-bp DNA region containing the nifENX genes. The deduced amino acid sequences from the open reading frames were compared to the nif gene products of other diazotrophic bacteria and indicate the presence of seven ORFs, all reading in the same direction as that of the nifHDKorf1Y operon. Consensus sigma54 and NifA-binding sites are present only in the promoter region upstream of the nifE gene. This promoter is activated by NifA protein and is approximately two-times less active than the nifH promoter, as indicated by the ß-galactosidase assays. This result suggests the differential expression of the nif genes and their respective products in Azospirillum.

Genetic variability of hepatitis A virus isolates in Rio de Janeiro: implications for the vaccination of school children

The epidemiology of hepatitis A virus (HAV) infection is shifting from high to intermediate endemicity in Brazil, resulting in increased numbers of susceptible individuals and a greater potential for the emergence of outbreaks. Universal vaccination against HAV has been recommended for children, but updated sero-epidemiological data are necessary to analyze the level of natural immunity and to identify candidates for preventive measures. In addition, more molecular studies are necessary to characterize the genotypes involved in HAV infections and outbreaks. Sera from 299 school children (5-15 years old) and 25 school staff members, collected during an outbreak of HAV at a rural public school in June 2000, were tested for IgM and total anti-HAV antibodies (ELISA). Viral RNA was amplified by RT-PCR from anti-HAV IgM-positive sera and from 19 fecal samples. Direct nucleotide sequencing of the VP1/2A region was carried out on 18 PCR-positive samples. Acute HAV infection was detected by anti-HAV IgM in 93/299 children and in 3/25 adult staff members. The prevalence of total anti-HAV antibodies in IgM-negative children under 5 years of age was only 10.5%. HAV-RNA was detected in 46% IgM-positive serum samples and in 16% stool samples. Sequence analysis showed that half the isolates belonged to subgenotype IA and the other half to IB. On the basis of these data, mass vaccination against HAV is recommended without prevaccination screening, especially for children before they enter school, since nearly 90% of the children under 5 years were susceptible. Molecular characterization indicated the endemic circulation of specific HAV strains belonging to subgenotypes IA and IB.

Molecular epidemiology of type 1 and 2 dengue viruses in Brazil from 1988 to 2001

Dengue is a mosquito-borne viral infection that in recent decades has become a major international public health concern. Epidemic dengue fever reemerged in Brazil in 1981. Since 1990 more than one dengue virus serotype has been circulating in this tropical country and increasing rates of dengue hemorrhagic fever and dengue shock syndrome have been detected every year. Some evidence supports the association between the introduction of a new serotype and/or genotype in a region and the appearance of dengue hemorrhagic fever. In order to study the evolutionary relationships and possible detection of the introduction of new dengue virus genotypes in Brazil in the last years, we analyzed partial nucleotide sequences of 52 Brazilian samples of both dengue type 1 and dengue type 2 isolated from 1988 to 2001 from highly endemic regions. A 240-nucleotide-long sequence from the envelope/nonstructural protein 1 gene junction was used for phylogenetic analysis. After comparing the nucleotide sequences originally obtained in this study to those previously studied by others, and analyzing the phylogenetic trees, we conclude that, after the initial introduction of the currently circulating dengue-1 and dengue-2 genotypes in Brazil, there has been no evidence of introduction of new genotypes since 1988. The increasing number of dengue hemorrhagic fever cases seen in Brazil in the last years is probably associated with secondary infections or with the introduction of new serotypes but not with the introduction of new genotypes.

Co-circulation of genotypes IA and IB of hepatitis A virus in Northeast Brazil

The Northeast region is the location of most cases of acute hepatitis A virus (HAV) in Brazil. In the present study, the genotypes of HAV strains from Pernambuco State, one of most populous states in the Northeast region, were characterized. Blood samples positive for anti-HAV IgM from 145 individuals (mean age = 29.1 years), collected during 2002 and 2003, were submitted to nested RT-PCR for amplification of the 5'non-translated region (5'NTR) and VP1/2A regions of the HAV genome. The VP1/2A and 5'NTR regions were amplified in 39 and 21% of the samples, respectively. Nucleotide sequencing was carried out in 46% of VP1/2A and in 53% of 5'NTR isolates. The identity in nucleotide sequence of the VP1/2A region ranged from 93.6 to 100.0%. Phylogenetic analysis of the VP1/2A sequences showed that 65% belong to sub-genotype IA and 35% to sub-genotype IB. Co-circulation of both sub-genotypes was observed in the two years studied. Distinct clusters of highly related sequences were observed in both sub-genotypes, suggesting endemic circulation of HAV strains in this area. In the 5'NTR isolates, 92.7-99.2% identity was observed and two isolates presented one deletion at position 413. Phylogenetic analysis showed that genotype IA strains cluster in the tree in the same way as genotype IB strains, but one IIIA isolate from Spain clusters with genotype IB strains. These results do not allow us to state that 5'NTR could be used to genotype HAV sequences. This is the first report of co-circulation of sub-genotypes IA and IB in this region, providing additional information about the molecular epidemiology of HAV strains in Brazil.

Hepatitis B virus genotype E detected in Brazil in an African patient who is a frequent traveler

Genotype E of hepatitis B virus (HBV) has not been described in Brazil and is found mainly in Africa. Genotype A is the most prevalent in Brazil, and genotypes B, C, D, and F have already been reported. We report here an HBV genotype E-infected patient and some characterization of surface (S) protein, DNA polymerase (P) and precore/core (preC/C) coding regions based on the viral genome. The patient is a 31-year-old black man with chronic hepatitis B who was born and raised in Angola. He has been followed by a hepatologist in São Paulo, Brazil, since November 2003, and he is a frequent traveler to Latin America, Africa, and Europe. In 2003, he was diagnosed with HBV infection and started treatment with lamivudine with the later addition of adefovir dipivoxil. No known risk factor was identified. Serologically, he is HBsAg and anti-HBe positive, but HBeAg and anti-HBs negative. DNA sequence analysis of the S/P region confirmed that this patient is infected with genotype E, subtype ayw4. The preC/C region showed G1896A and G1899A mutations but no mutations in the basal core promoter. Nucleotide substitutions common in genotype E were also observed (C1772, T1858 and A1757). Although this is not an autochthonous case and there is no evidence of further spread, the description of this case in Brazil highlights the current risk of viral genotypes spreading with unprecedented speed due to constant travel around the world.

Isolation of a yeast strain able to produce a polygalacturonase with maceration activity of cassava roots

The objective of the present study was the isolation of a yeast strain, from citrus fruit peels, able to produce a polygalacturonase by submerged fermentation with maceration activity of raw cassava roots. Among 160 yeast strains isolated from citrus peels, one strain exhibited the strongest pectinolytic activity. This yeast was identified as Wickerhamomyces anomalus by 5.8S-ITS RFLP analysis and confirmed by amplification of the nucleotide sequence. The yeast produced a polygalacturonase (PG) in Erlenmeyer shake flasks containing YNB, glucose, and citrus pectin. PG synthesis occurred during exponential growth phase, reaching 51 UE.mL-1 after 8 hours of fermentation. A growth yield (Yx/s) of 0.43 gram of cell dry weight per gram of glucose consumed was obtained, and a maximal specific growth rate (µm) of 0.346 h-1 was calculated. The microorganism was unable to assimilate sucrose, galacturonic acid, polygalacturonic acid, or citrus pectin, but it required glucose as carbon and energy source and polygalacturonic acid or citrus pectin as inducers of enzyme synthesis. The crude enzymatic extract of Wickerhamomyces anomalus showed macerating activity of raw cassava. This property is very important in the production of dehydrated mashed cassava, a product of regional interest in the province of Misiones, Argentina.

Cloning, sequencing and characterization of a chitin synthase gene fragment from the fungus Phascolomyces articulosus /

Phascolomyces articulosus genomic DNA was isolated from 48 h old hyphae and was used for amplification of a chitin synthase fragment by the polymerase chain reaction method. The primers used in the amplification corresponded to two widely conserved amino acid regions found in chitin synthases of many fimgi. Amphfication resulted in four bands (820, 900, 1000 and 1500 bp, approximately) as visualized in a 1.2% agarose gel. The lowest band (820 bp) was selected as a candidate for chitin synthase because most amplified regions from other fimgi so far exhibited similar sizes (600-750 bp). The selected fragment was extracted from the gel and cloned in the Hinc n site of pUC19. The derived plasmid and insert were designated ^\5C\9'PaCHS and PaCHS respectively. The plasmid pUC19-PaC/fS was digested by several restriction enzymes and was found to contain BamHl and HincU sites. Sequencing of PaCHS revealed two intron sequences and a total open reading frame of 200 amino acids. The derived polypeptide was compared with other related sequences from the EMBL database (Heidelberg, Germany) and was matched to 36 other fiilly or partially sequenced fimgal chitin synthase genes. The closest resemblance was with two genes (74.5% and 73.1% identity) from Rhizopus oligosporus. Southern hybridization with the cloned fragment as a probe to the PCR reaction showed a strong signal at the fragment selected for cloning and weaker signals at the other two fragments. Southern hybridization with partially digested Phascolomyces articulosus genomic DNA showed a single band. The amino acid sequence was compared with sequences from other chitin synthase gene classes using the CLUSTALW program. The chitin synthase fragment from Phascolomyces articulosus was initially grouped in class n along with chitin synthase fragments from Rhizopus oligosporus and Phycomyces blakesleeanus which also belong to the same class, Zygomycetes. Bootstrap analysis using the neighbor-joining method available by CLUSTALW verified such classification. Comparison of PaCHS revealed conservation of intron positions that are characteristic of chitin synthase gene fragments of zygomycetous fungi.

Isolation of DNA sequences with homology to a degenerate FaRP oligonucleotide from the crayfish Procambarus clarkii

The neuropeptide Th1RFamide with the sequence Phe-Met-Arg-Phe-amide was originally isolated in the clam Macrocallista nimbosa (price and Greenberg, 1977). Since its discovery, a large family ofFl\1RFamide-related peptides termed FaRPs have been found to be present in all major animal phyla with functions ranging from modulation of neuronal activity to alteration of muscular contractions. However, little is known about the genetics encoding these peptides, especially in invertebrates. As FaRP-encoding genes have yet to be investigated in the invertebrate Malacostracean subphylum, the isolation and characterization ofFaRP-encoding DNA and mRNA was pursued in this project. The immediate aims of this thesis were: (1) to amplify mRNA sequences of Procambarus clarkii using a degenerate oligonucleotide primer deduced from the common amino acid sequence ofisolated Procambarus FaRPS, (2) to determine if these amplification products encode FaRP gene sequences, and (3) to create a selective cDNA library of sequences recognized by the degenerate oligonucleotide primer. The polymerase chain reaction - rapid amplification of cDNA ends (PCR-RACE) is a procedure in which a single gene-specific primer is used in conjunction with a generalized 3' or 5' primer to amplify copies ofthe region between a single point in the transcript and the 3' or 5' end of cDNA of interest (Frohman et aI., 1988). PCRRACE reactions were optimized with respect to primers used, buffer composition, cycle number, nature ofgenetic substrate to be amplified, annealing, extension and denaturation temperatures and times, and use of reamplification procedures. Amplification products were cloned into plasmid vectors and recombinant products were isolated, as were the recombinant plaques formed in the selective cDNA library. Labeled amplification products were hybridized to recombinant bacteriophage to determine ligated amplification product presence. When sequenced, the five isolated PCR-RACE amplification products were determined not to possess FaRP-encoding sequences. The 200bp, 450bp, and 1500bp sequences showed homology to the Caenorhabditis elegans cosmid K09A11, which encodes for cytochrome P450; transfer-RNA; transposase; and tRNA-Tyr, while the 500bp and 750bp sequences showed homology with the complete genome of the Vaccinia virus. Under the employed amplification conditions the degenerate oligonucleotide primer was observed to bind to and to amplify sequences with either 9 or 10bp of 17bp identity. The selective cDNA library was obselVed to be of extremely low titre. When library titre was increased, white. plaques were isolated. Amplification analysis of eight isolated Agt11 sequences from these plaques indicated an absence of an insertion sequence. The degenerate 17 base oligonucleotide primer synthesized from the common amino acid sequence ofisolated Procambarus FaRPs was thus determined to be non-specific in its binding under the conditions required for its use, and to be insufficient for the isolation and identification ofFaRP-encoding sequences. A more specific primer oflonger sequence, lower degeneracy, and higher melting temperature (TJ is recommended for further investigation into the FaRP-encoding genes of Procambarlls clarkii.

Primary structure and expression studies of the dihydrofolate reductase gene (DFRI) of Saccharomyces cerevisiae

The nucleotide sequence of a genomic DNA fragment thought previously to contain the dihydrofolate reductase gene (DFR1) of Saccharomyces cerevisiae by genetic criteria was determined. This DNA fragment of 1784' basepairs contains a large open reading frame from position 800 to 1432, which encodes a enzyme with a predicted molecular weight of 24,229.8 Daltons. Analysis of the amino acid sequence of this protein revealed that the yeast polypep·tide contained 211 amino acids, compared to the 186 residues commonly found in the polypeptides of other eukaryotes. The difference in size of the gene product can be attributed mainly to an insert in the yeast gene. Within this region, several consensus sequences required for processing of yeast nuclear and class II mitochondrial introns were identified, but appear not sufficient for the RNA splicing. The primary structure of the yeast DHFR protein has considerable sequence homology with analogous polypeptides from other organisms, especially in the consensus residues involved in cofactor and/or inhibitor binding. Analysis of the nucleotide sequence also revealed the presence of a number of canonical sequences identified in yeast as having some function in the regulation of gene expression. These include UAS elements (TGACTC) required for tIle amino acid general control response, and "TATA H boxes as well as several consensus sequences thought to be required for transcriptional termination and polyadenylation. Analysis of the codon usage of the yeast DFRl coding region revealed a codon bias index of 0.0083. this valve very close to zero suggestes 3 that the gene is expressed at a relatively low level under normal physiological conditions. The information concerning the organization of the DFRl were used to construct a variety of fusions of its 5' regulatory region with the coding region of the lacZ gene of E. coli. Some of such fused genes encoded a fusion product that expressed in E.coli and/or in yeast under the control of the 5' regulatory elements of the DFR1. Further studies with these fusion constructions revealed that the beta-galactosidase activity encoded on multicopy plasmids was stimulated transiently by prior exposure of yeast host cells to UV light. This suggests that the yeast PFRl gene is indu.ced by UV light and nlay in1ply a novel function of DHFR protein in the cellular responses to DNA damage. Another novel f~ature of yeast DHFR was revealed during preliminary studies of a diploid strain containing a heterozygous DFRl null allele. The strain was constructed by insertion of a URA3 gene within the coding region of DFR1. Sporulation of this diploid revealed that meiotic products segregated 2:0 for uracil prototrophy when spore clones were germinated on medium supplemented with 5-formyltetrahydrofolate (folinic acid). This finding suggests that, in addition to its catalytic activity, the DFRl gene product nlay play some role in the anabolisln of folinic acid. Alternatively, this result may indicate that Ura+ haploid segregants were inviable and suggest that the enzyme has an essential cellular function in this species.

Évaluation neurobiologique des souris spontanément hypertendues : Du vieillissement à la génomique comparative

Le but de cette thèse est premièrement d’évaluer l’effet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l’évaluation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d’exploration, d’habiletés motrices et d’apprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l’âge, les HBPs sont hyperactives dans l’open-field (OF), mais pas dans le test d’exploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d’espaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l’OF. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l’évaluation longitudinale de la coordination motrice, de l’anxiété et de l’apprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l’âge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l’hyperactivité des HBPs dans l’OF. Par contre, l’hypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l’âge de deux mois. Indépendamment de l’âge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l’épreuve d’anxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l’OF, de la planche à trous, du labyrinthe aquatique et du cintre (coordination motrice). Les B6 explore d’avantage l’OF et la planche à trous. Les B6 sont moins rapides sur le cintre, mais supérieurs aux A/J dans le labyrinthe aquatique, avec une plate-forme invisible ou visible. Ces résultats démontrent l’implication de déterminants génétiques. Cette thèse se termine par un quatrième article sur la localisation des déterminants génétiques de la susceptibilité au stress dans les RCS, dérivées de A/J et B6, et présentant un agencement spécifique de 12.5% du génome. La réactivité émotionnelle est évaluée dans l’OF et le plus-maze; la réponse de stress est mesurée par radio télémétrie de la température interne pendant le stress d’immobilisation (SI) sous diète régulière et riche en sel; l’excrétion des électrolytes urinaires est dosée après 24 heures de diète salée. Les loci les plus significatifs sont situés dans les régions suivantes: de l’émotionalité dans l’OF (Emo1) sur le chr. 1 (LOD=4.6) correspondant à la région homologue impliquée dans la cohorte d’hypertension familiale du Saguenay; de la dopa décarboxylase (ddc) sur le chr. 11 pour l’émergence du plus-maze (LOD=4.7); de la protéine liant l’endotoxine (lbp) sur le chr. 2 pour l’hypothermie initiale en réponse au SI (LOD=4); et de HSP90 sur le chr. 12 pour l’excrétion de Ca++ (LOD=4.6). Des banques de données sont ensuite interrogées pour recenser les polymorphismes des régions régulatrices ou codantes des gènes candidats chez les souches ancestrales A/J et B6, dont les séquences sont disponibles pour le génome entier. Des utilitaires web permettent de dévoiler les changements dans la structure secondaire de l’ARNm, l’interférence avec des microARN ou avec d’autres motifs de liaison. Plusieurs SNPs fonctionnels ont été identifiés pour le QTL du chr. 1, particulièrement dans les éléments de régulation; ceux-ci impliquant des gènes reliés avec les réponses inflammatoire/immunitaire ou avec le système cardiovasculaire. La quantification par la PCR confirme une régulation à la baisse d’atp1a2 dans le cœur et le cerveau des souches susceptibles à l’anxiété. Ces résultats confirment l’intrication des altérations de la susceptibilité au stress et de la régulation de la TA.

Le motif d’empaquetage le long du sillon: une nouvelle entité structurale récurrente dans les ARN ribosomiques

La plupart des molécules d’ARN doivent se replier en structure tertiaire complexe afin d’accomplir leurs fonctions biologiques. Cependant, les déterminants d’une chaîne de polynucléotides qui sont nécessaires à son repliement et à ses interactions avec d’autres éléments sont essentiellement inconnus. L’établissement des relations structure-fonction dans les grandes molécules d’ARN passe inévitablement par l’analyse de chaque élément de leur structure de façon individuelle et en contexte avec d’autres éléments. À l’image d’une construction d’immeuble, une structure d’ARN est composée d’unités répétitives assemblées de façon spécifique. Les motifs récurrents d’ARN sont des arrangements de nucléotides retrouvés à différents endroits d’une structure tertiaire et possèdent des conformations identiques ou très similaires. Ainsi, une des étapes nécessaires à la compréhension de la structure et de la fonction des molécules d’ARN consiste à identifier de façon systématique les motifs récurrents et d’en effectuer une analyse comparative afin d’établir la séquence consensus. L’analyse de tous les cas d’empaquetage de doubles hélices dans la structure du ribosome a permis l’identification d’un nouvel arrangement nommé motif d’empaquetage le long du sillon (AGPM) (along-groove packing motif). Ce motif est retrouvé à 14 endroits dans la structure du ribosome de même qu’entre l’ARN ribosomique 23S et les molécules d’ARN de transfert liées aux sites ribosomaux P et E. Le motif se forme par l’empaquetage de deux doubles hélices via leur sillon mineur. Le squelette sucre-phosphate d’une hélice voyage le long du sillon mineur de l’autre hélice et vice versa. Dans chacune des hélices, la région de contact comprend quatre paires de bases. L’empaquetage le plus serré est retrouvé au centre de l’arrangement où l’on retrouve souvent une paire de bases GU dans une hélice interagissant avec une paire de bases Watson-Crick (WC) dans l’autre hélice. Même si la présence des paires de bases centrales GU versus WC au centre du motif augmente sa stabilité, d’autres alternatives existent pour différents représentants du motif. L’analyse comparative de trois librairies combinatoires de gènes d’AGPM, où les paires de bases centrales ont été variées de manière complètement aléatoire, a montré que le contexte structural influence l’étendue de la variabilité des séquences de nucléotides formant les paires de bases centrales. Le fait que l’identité des paires de bases centrales puisse varier suggérait la présence d’autres déterminants responsables au maintien de l’intégrité du motif. L’analyse de tous les contacts entre les hélices a révélé qu’en dehors du centre du motif, les interactions entre les squelettes sucre-phosphate s’effectuent via trois contacts ribose-ribose. Pour chacun de ces contacts, les riboses des nucléotides qui interagissent ensemble doivent adopter des positions particulières afin d’éviter qu’ils entrent en collision. Nous montrons que la position de ces riboses est modulée par des conformations spécifiques des paires de bases auxquelles ils appartiennent. Finalement, un autre motif récurrent identifié à l’intérieur même de la structure de trois cas d’AGPM a été nommé « adenosine-wedge ». Son analyse a révélé que ce dernier est lui-même composé d’un autre arrangement, nommé motif triangle-NAG (NAG-triangle). Nous montrons que le motif « adenosine-wedge » représente un arrangement complexe d’ARN composé de quatre éléments répétitifs, c’est-à-dire des motifs AGPM, « hook-turn », « A-minor » et triangle-NAG. Ceci illustre clairement l’arrangement hiérarchique des structures d’ARN qui peut aussi être observé pour d’autres motifs d’ARN. D’un point de vue plus global, mes résultats enrichissent notre compréhension générale du rôle des différents types d’interactions tertiaires dans la formation des molécules d’ARN complexes.

RNA recurrent motifs : identification and characterization

La détermination de la structure tertiaire du ribosome fut une étape importante dans la compréhension du mécanisme de la synthèse des protéines. Par contre, l’élucidation de la structure du ribosome comme tel ne permet pas une compréhension de sa fonction. Pour mieux comprendre la nature des relations entre la structure et la fonction du ribosome, sa structure doit être étudiée de manière systématique. Au cours des dernières années, nous avons entrepris une démarche systématique afin d’identifier et de caractériser de nouveaux motifs structuraux qui existent dans la structure du ribosome et d’autres molécules contenant de l’ARN. L’analyse de plusieurs exemples d’empaquetage de deux hélices d’ARN dans la structure du ribosome nous a permis d’identifier un nouveau motif structural, nommé « G-ribo ». Dans ce motif, l’interaction d’une guanosine dans une hélice avec le ribose d’un nucléotide d’une autre hélice donne naissance à un réseau d’interactions complexes entre les nucléotides voisins. Le motif G-ribo est retrouvé à 8 endroits dans la structure du ribosome. La structure du G-ribo possède certaines particularités qui lui permettent de favoriser la formation d’un certain type de pseudo-nœuds dans le ribosome. L’analyse systématique de la structure du ribosome et de la ARNase P a permis d’identifier un autre motif structural, nommé « DTJ » ou « Double-Twist Joint motif ». Ce motif est formé de trois courtes hélices qui s’empilent l’une sur l’autre. Dans la zone de contact entre chaque paire d’hélices, deux paires de bases consécutives sont surenroulées par rapport à deux paires de bases consécutives retrouvées dans l’ARN de forme A. Un nucléotide d’une paire de bases est toujours connecté directement à un nucléotide de la paire de bases surenroulée, tandis que les nucléotides opposés sont connectés par un ou plusieurs nucléotides non appariés. L’introduction d’un surenroulement entre deux paires de bases consécutives brise l’empilement entre les nucléotides et déstabilise l’hélice d’ARN. Dans le motif DTJ, les nucléotides non appariés qui lient les deux paires de bases surenroulées interagissent avec une des trois hélices qui forment le motif, offrant ainsi une stratégie élégante de stabilisation de l’arrangement. Pour déterminer les contraintes de séquences imposées sur la structure tertiaire d’un motif récurrent dans le ribosome, nous avons développé une nouvelle approche expérimentale. Nous avons introduit des librairies combinatoires de certains nucléotides retrouvés dans des motifs particuliers du ribosome. Suite à l’analyse des séquences alternatives sélectionnées in vivo pour différents représentants d’un motif, nous avons été en mesure d’identifier les contraintes responsables de l’intégrité d’un motif et celles responsables d’interactions avec les éléments qui forment le contexte structural du motif. Les résultats présentés dans cette thèse élargissent considérablement notre compréhension des principes de formation de la structure d’ARN et apportent une nouvelle façon d’identifier et de caractériser de nouveaux motifs structuraux d’ARN.

Étude du goulot d’étranglement dans la transmission mère-enfant du virus de l’hépatite C.

La transmission mère-enfant (TME) du virus de l’hépatite C (VHC) est la première cause d’acquisition de l’infection chez les enfants des pays développés. Celle-ci prend place dans <10% des cas. Toutefois, dans le cas d’une coinfection maternelle avec le virus de l’immunodéficience de type 1 (VIH-1), ce taux est accru alors qu’il n’existe aucune intervention préventive de la TME du VHC. Le VHC arbore une diversité importante qui est le résultat d’une réplication exempte de mécanisme de correction. Il est donc retrouvé chez son hôte sous la forme d’un spectre de virions génétiquement apparentés mais différents qu’on appelle quasiespèce. Lorsque le VHC est transmis entre adultes, seulement un nombre limité de variantes sont responsables de l’infection, c’est ce qu’on appelle un goulot d’étranglement génétique. L’existence d’un tel profil de transmission lors de la TME du VHC restait, jusqu’à maintenant, à confirmer. En se basant sur la détection par RT-PCR de la virémie à la naissance, la TME du VHC est réputée prendre place in utero et peripartum, une dynamique de transmission qui reste à démontrer. Ici, nous rapportons une analyse longitudinale de la TME du VHC par séquençage de nouvelle génération chez 5 paires mère-enfant dont 3 mères sont également coinfectées avec le VIH-1. L’analyse de l’identité des variantes virales basée sur la séquence nucléotidique des régions hypervariables 1-2 de la glycoprotéine E2 (positions 1491-1787 de l’isolat H77) révèle qu’un nombre limité de variantes virales sont transmises de la mère à l’enfant lorsque la mère est seulement infectée par le VHC (n = 1-4 variantes transmises). Dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1, ce nombre est toutefois drastiquement plus important (n = 111-118). La détection de variantes retrouvées chez la mère au deuxième trimestre et l’enfant mais non détectées subséquemment chez la mère témoigne que la TME du VHC peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse. Finalement, nous montrons que la dynamique d’infection chez l’enfant implique une augmentation transitoire de la virémie concomitante avec une perte de diversité de la quasiespèce. Dans l’ensemble ces résultats sont les premiers à démontrer directement l’existence d’un goulot d’étranglement lors de la TME du VHC. Celui-ci serait moins restringent dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1. Cette transmission peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse et il semblerait qu’un spectre limité de variantes soit responsable pour l’établissement de l’essentiel de la production virale chez le jeune enfant.

DNA Sequence Representation methods

DNA sequence representation methods are used to denote a gene structure effectively and help in similarities/dissimilarities analysis of coding sequences. Many different kinds of representations have been proposed in the literature. They can be broadly classified into Numerical, Graphical, Geometrical and Hybrid representation methods. DNA structure and function analysis are made easy with graphical and geometrical representation methods since it gives visual representation of a DNA structure. In numerical method, numerical values are assigned to a sequence and digital signal processing methods are used to analyze the sequence. Hybrid approaches are also reported in the literature to analyze DNA sequences. This paper reviews the latest developments in DNA Sequence representation methods. We also present a taxonomy of various methods. A comparison of these methods where ever possible is also done