Virus Replication as a Phenotypic Version of Polynucleotide Evolution

In this paper we revisit and adapt to viral evolution an approach based on the theory of branching process advanced by Demetrius, Schuster and Sigmund ("Polynucleotide evolution and branching processes", Bull. Math. Biol. 46 (1985) 239-262), in their study of polynucleotide evolution. By taking into account beneficial effects we obtain a non-trivial multivariate generalization of their single-type branching process model. Perturbative techniques allows us to obtain analytical asymptotic expressions for the main global parameters of the model which lead to the following rigorous results: (i) a new criterion for "no sure extinction", (ii) a generalization and proof, for this particular class of models, of the lethal mutagenesis criterion proposed by Bull, Sanju\'an and Wilke ("Theory of lethal mutagenesis for viruses", J. Virology 18 (2007) 2930-2939), (iii) a new proposal for the notion of relaxation time with a quantitative prescription for its evaluation, (iv) the quantitative description of the evolution of the expected values in in four distinct "stages": extinction threshold, lethal mutagenesis, stationary "equilibrium" and transient. Finally, based on these quantitative results we are able to draw some qualitative conclusions.Comment: 23 pages, 1 figure, 2 tables. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1110.336

EL virus del HIV-1 de pacientes de May Harbor de diferentes subtipos filogenéticos: las implicancias para la evolución de la pandemia HIV/SIDA

Las variantes virales aisladas de pacientes infectados con HIV a través del mundo comparten una diversidad notable, especialmente en la glicoproteína de envoltura gp120. Los estudios filogenéticos han agrupado a los aislamientos de HIV-1 en ocho subtipos (A-H). No obstante, aún dentro de una sola persona infectada, el HIV está presente como unas «cuasi-especies,» o un enjambre de variantes estrechamente conexas. Esta diversidad genética, que en el caso del HIV-1 se acumula a una tasa de aproximadamente una sustitución de nucleótido por genoma por ciclo de replicación, da al virus una flexibilidad enorme para responder a un amplio conjunto de presiones de selección in vivo. Como una consecuencia, la droga-resistencia y las mutantes inmunológica se generan rápidamente en personas infectadas mediante todas las etapas de infección. Sobre una escala global, la pandemia del HIV se reconoce como consistiendo de muchas epidemias separadas, cada una con una geografía característica, poblaciones afectadas, y tipo predominante de cepa viral. Con unos estimados 15 millones de personas infectadas, la distribución geográfica de los subtipos virales está llegando a ser más dispersa, y estas demarcaciones son además confundidas por la evidencia creciente de infecciones mixtas.Facultad de Ciencias Veterinaria

EL virus del HIV-1 de pacientes de May Harbor de diferentes subtipos filogenéticos: las implicancias para la evolución de la pandemia HIV/SIDA

Las variantes virales aisladas de pacientes infectados con HIV a través del mundo comparten una diversidad notable, especialmente en la glicoproteína de envoltura gp120. Los estudios filogenéticos han agrupado a los aislamientos de HIV-1 en ocho subtipos (A-H). No obstante, aún dentro de una sola persona infectada, el HIV está presente como unas «cuasi-especies,» o un enjambre de variantes estrechamente conexas. Esta diversidad genética, que en el caso del HIV-1 se acumula a una tasa de aproximadamente una sustitución de nucleótido por genoma por ciclo de replicación, da al virus una flexibilidad enorme para responder a un amplio conjunto de presiones de selección in vivo. Como una consecuencia, la droga-resistencia y las mutantes inmunológica se generan rápidamente en personas infectadas mediante todas las etapas de infección. Sobre una escala global, la pandemia del HIV se reconoce como consistiendo de muchas epidemias separadas, cada una con una geografía característica, poblaciones afectadas, y tipo predominante de cepa viral. Con unos estimados 15 millones de personas infectadas, la distribución geográfica de los subtipos virales está llegando a ser más dispersa, y estas demarcaciones son además confundidas por la evidencia creciente de infecciones mixtas.Facultad de Ciencias Veterinaria

EL virus del HIV-1 de pacientes de May Harbor de diferentes subtipos filogenéticos: las implicancias para la evolución de la pandemia HIV/SIDA

Las variantes virales aisladas de pacientes infectados con HIV a través del mundo comparten una diversidad notable, especialmente en la glicoproteína de envoltura gp120. Los estudios filogenéticos han agrupado a los aislamientos de HIV-1 en ocho subtipos (A-H). No obstante, aún dentro de una sola persona infectada, el HIV está presente como unas «cuasi-especies,» o un enjambre de variantes estrechamente conexas. Esta diversidad genética, que en el caso del HIV-1 se acumula a una tasa de aproximadamente una sustitución de nucleótido por genoma por ciclo de replicación, da al virus una flexibilidad enorme para responder a un amplio conjunto de presiones de selección in vivo. Como una consecuencia, la droga-resistencia y las mutantes inmunológica se generan rápidamente en personas infectadas mediante todas las etapas de infección. Sobre una escala global, la pandemia del HIV se reconoce como consistiendo de muchas epidemias separadas, cada una con una geografía característica, poblaciones afectadas, y tipo predominante de cepa viral. Con unos estimados 15 millones de personas infectadas, la distribución geográfica de los subtipos virales está llegando a ser más dispersa, y estas demarcaciones son además confundidas por la evidencia creciente de infecciones mixtas.Facultad de Ciencias Veterinaria