TOOLS PER L’ANALISI BIOINFORMATICA DI SEQUENZE VIRALI IN AMBIENTE GRID Alessandro Lombardo Consorzio COMETA - DISTEF

TESTBEDS CMV (Cucumber mosaic virus) TYLCV (Tomato yellow leaf curl virus) TYLCSV (Tomato yellow leaf curl sardinia virus) TSWV (Tomato spotted wilt virus) CTV (Citrus tristeza virus)

CTV (Citrus tristeza virus) Dimensioni: 2000x11 nm Genoma: RNA singola elica + 19,3 Kb Organizzazione: 12 ORF + 2UTR Prodotti proteici: almeno 19 Genomi completi: 9

PRODUZIONE AGRUMICOLA MONDIALE (DATI FAO) ACTUAL PROJECTED GROWTH RATES 000 TONNES Average Percent per year   1987-1989 1997-1999 2001 2010 1987-89 to 1997-99 1997-99 to 2010 WORLD 62100 87598 89071 100006 3,5 1,1 DEVELOPED 25781 28785 29138 31370 0,7 North America 11422 14650 14846 16440 2,5 1 Europe 8481 9692 9977 9879 1,3 0,2 Area Former USSR 318 93 76 85 -11,5 -0,8 Oceania 573 634 579 845 2,4 Other developed 4987 3715 3661 4122 -2,9 0,9 DEVELOPING 36319 58813 59933 68636 4,9 Africa 2573 3101 2866 3474 1,9 Latin Americ. & Carib. 20211 30651 30602 34925 4,3 Near East 5553 8198 8967 9566 4 Far East 7982 16863 17497 20672 7,8 1,7 In proiezione, la produzione di arance si dovrebbe attestare intorno a 66,4 milioni di tonnellate di cui 36,3 di prodotto fresco e 30,1 di prodotto processato

DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA: CTV DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA: Algeria, American Samoa, Antigua and Barbuda, Argentina, Australia, Belize, Bermuda, Bolivia, Brazil, Brunei Darussalam, Cameroon, the Central African Republic, Chad, China, Colombia, Costa Rica, Cyprus, the Dominican Republic, Ecuador, Egypt, El Salvador, Ethiopia, Fiji, French Polynesia, Gabon, Ghana, Guyana, India, Indonesia, Iran, Israel, Italy, Jamaica, Japan, Kenya, Korea Republic, Malaysia, Mauritius, Morocco, Mozambique, Nepal, Netherlands Antilles, New Caledonia, New Zealand, Nicaragua, Nigeria, Pakistan, Panama, Paraguay, Peru, the Philippines, Portugal, Puerto Rico, Saudi Arabia, Spain, Sri Lanka, Suriname, Taiwan, Tanzania, Thailand, Trinidad and Tobago, Turkey, the USA, Uganda, Uruguay, Venezuela, Vietnam, Zaire, Zambia, Western Samoa, the former Yugoslavia, Zimbabwe.

SINTOMI: Rapido declino e morte di Citrus innestate su arancio amaro (Citrus aurantianum L.) Stem pitting, arresto della crescita, rese ridotte, qualità dei frutti scadente (sulla base del portainnesto) Giallume delle foglie e arresto della crescita su limone e pompelmo Giallume dei semenzali VETTORI: Afidi (Toxoptera citricida, Aphis gossypii)

ANALISI DELLE SEQUENZE VIRALI SEVERE MILD ASYMPTOMATIC DIFFERENTE SINTOMATOLOGIA DETERMINANTI PATOGENETICI? DIVERSITA’ GENETICA ISOLATI DI CTV SCIAME DI VARIANTI DI SEQUENZA RICOMBINAZIONE SEQUENZE CO-REPLICANTI NATURA ERROR-PRONE RpRd RIPETUTE INOCULAZIONI INNESTO/AFIDI

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool)

ALLINEAMENTO MULTIPLO DI SEQUENZE NUCLEOTIDICHE MUTAZIONI PUNTIFORMI INSERZIONI DELEZIONI INVERSIONI RICOMBINAZIONI Plot di similarità ClustalW (Thomson et al., 1994)

ALLINEAMENTO CON ClustalW-MPI SU RETE GRID

ALBERI FILOGENETICI

RNA polimerasi RNA dipendente FORMAZIONE DI STRUTTURE A MOSAICO RpRd RNA polimerasi RNA dipendente FORMAZIONE DI STRUTTURE A MOSAICO

L’INDIVIDUAZIONE DEGLI EVENTI DI RICOMBINAZIONE CATEGORIE: Metodi di Similarità Metodi di Distanza Metodi Filogenetici Metodi di Compatibilità Distribuzione delle sostituzioni da Posada 2002

Tempo di analisi PDM dell’allineamento di CTV in locale= L’INDIVIDUAZIONE DEGLI EVENTI DI RICOMBINAZIONE TOPALi TOPALi V2.0 (BioSS-Biomathematics & Statistics Scotland) DDS (Difference of Sums of Square - McGuire and Wright, 2000) PDM (Probabilistic Divergence Measures – Husmeier and Wright, 2001) HMM (Hidden Markov Model – Husmeier and McGuire, 2003) Tempo di analisi PDM dell’allineamento di CTV in locale= 44,2 ore!!!!!

LE STRUTTURE SECONDARIE 5’ UTR (Untraslated Terminal Region) di CTV da Gowda et al., 2003 UNAFold RNAshape MPGAfold

MPGAfold-MPGAfold Visualizer-KNetFold Center for Cancer Research Nanobiology Program (NIH)

RINGRAZIAMENTI Marcello Iacono Manno Lorenzo Neri Giuseppe La Rocca Annamaria Muoio (I.N.F.N – Catania)