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CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE UNA CEPA DE VIRUS ZIKA AISLADA EN SINCELEJO, COLOMBIA CARLOS ALBERTO SERMEÑO CORREA FACULTAD DE EDUCACIÓN Y CIENCIAS PROGRAMA DE BIOLOGÍA UNIVERSIDAD DE SUCRE SINCELEJO - SUCRE 2018

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CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE UNA CEPA DE VIRUS ZIKA AISLADA EN

SINCELEJO, COLOMBIA

CARLOS ALBERTO SERMEÑO CORREA

FACULTAD DE EDUCACIÓN Y CIENCIAS

PROGRAMA DE BIOLOGÍA

UNIVERSIDAD DE SUCRE

SINCELEJO - SUCRE

2018

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CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE UNA CEPA DE VIRUS ZIKA AISLADA EN

SINCELEJO, COLOMBIA

Carlos Alberto Sermeño Correa

Trabajo de grado modalidad investigativa como requisito parcial para optar al título de

BIÓLOGO

Director:

Erwin Camacho Burgos

BSc. MSc. PhD (c)

Co-Director:

Margaret Paternina Gómez

BSc. MSc. PhD (c)

FACULTAD DE EDUCACIÓN Y CIENCIAS

PROGRAMA DE BIOLOGÍA

UNIVERSIDAD DE SUCRE

SINCELEJO - SUCRE

2018

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NOTA DE ACEPTACIÓN

_____________________

_____________________

_____________________

_____________________

______________________________

PhD. Eduar Elías Bejarano Martínez

______________________________

PhD. Luis Enrique Paternina Tuirán

Sincelejo, 21 de mayo de 2018.

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DEDICATORIA

A mi madre, mi gran apoyo, a quien debo todo lo que soy.

A todas las personas que han sufrido las consecuencias ocasionadas por el virus Zika; a padres y

a niños a quienes sus sueños y anhelos pudieron ser truncados.

“El corazón del hombre genera muchos proyectos, pero al final prevalecen los planes

designados por Dios” Proverbios 19:21

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AGRADECIMIENTOS

A Dios, mi guía, mi sustento.

Al Doctor Pedro Blanco, por permitirme ser parte del grupo Investigaciones Biomédicas;

agradecerle por el apoyo y por demostrar con su ejemplo que con constancia y disciplina, se pueden

alcanzar grandes logros.

A mis tutores, por su valioso tiempo y dedicación, por enseñarme tanto en este camino, por su

confianza y ser un pilar en mi formación como investigador. Sin ellos no hubiera sido posible el

desarrollo de esta investigación.

A Juan Mercado, al profesor Alveiro Pérez y a Merab Manjarrez, por la colecta de los mosquitos.

A los evaluadores, por aceptar calificar este trabajo.

A los profesores adscritos al programa, quienes fueron parte importante en mi desarrollo como

Biólogo.

A mis compañeros de estudio, amigos e integrantes del grupo Investigaciones Biomédicas, por su

apoyo y sus enseñanzas.

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Únicamente los autores son responsables de las ideas expuestas en este trabajo.

(Artículo 12 Resolución 02 de 2003)

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TABLA DE CONTENIDO

Pág.

LISTA DE TABLAS ................................................................................................................... VIII

LISTA DE GRÁFICAS ................................................................................................................ IX

LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................................... X

LISTA DE ANEXOS .................................................................................................................... XI

ABREVIACIONES ...................................................................................................................... XII

RESUMEN .................................................................................................................................. XIII

ABSTRACT ................................................................................................................................XIV

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 15

1. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 17

1.1 Objetivo general .............................................................................................................. 17

1.2 Objetivos específicos ....................................................................................................... 17

2. MARCO REFERENCIAL ...................................................................................................... 18

2.1 Antecedentes .................................................................................................................... 18

2.2 Marco teórico conceptual ................................................................................................ 19

2.2.1 Arbovirus .................................................................................................................. 19

2.2.2 Epidemiología .......................................................................................................... 20

2.2.3 Características del virus Zika ................................................................................... 21

2.2.4 Interacción virus-hospedero ..................................................................................... 24

2.2.5 Patogénesis ............................................................................................................... 27

2.2.6 Síntomas y signos clínicos ....................................................................................... 28

2.2.7 Diagnóstico ............................................................................................................... 28

3. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 30

3.1 Cepa viral ......................................................................................................................... 30

3.2 Extracción de ARN .......................................................................................................... 30

3.3 Diseño de cebadores ........................................................................................................ 30

3.4 Transcripción Inversa (RT) y Reacción en Cadena de la Polimerasa Touchdown (PCR-

TD)............................................................................................................................................. 31

3.5 Purificación de bandas y secuenciación .......................................................................... 33

3.6 Ensamblaje del genoma ................................................................................................... 34

3.7 Identificación de cambios nucleotídicos y aminoacídicos .............................................. 34

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3.8 Determinación de la estructura secundaria de 3’ UTR .................................................... 34

3.9 Análisis filogenético y reloj molecular ............................................................................ 34

3.10 Cultivo celular e infección in vitro .................................................................................. 37

3.11 Ensayo de placa y cinética de crecimiento viral .............................................................. 37

4. RESULTADOS ....................................................................................................................... 39

4.1 Caracterización genética de COL345Si ........................................................................... 39

4.2 Cambios nucleotídicos y aminoacídicos .......................................................................... 40

4.3 Determinación de la estructura secundaria de 3’ UTR .................................................... 45

4.4 Análisis filogenético y estimaciones por reloj molecular ................................................ 47

4.5 Cinética de crecimiento viral ........................................................................................... 53

5. DISCUSIÓN ........................................................................................................................... 57

6. CONCLUSIÓN ....................................................................................................................... 66

7. RECOMENDACIONES ......................................................................................................... 67

LISTA DE REFERENCIAS .......................................................................................................... 68

ANEXOS ........................................................................................................................................ 77

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LISTA DE TABLAS VIII

Pág.

Tabla 1. Función de las proteínas del virus Zika. .......................................................................... 23

Tabla 2. Mezcla de la primera fase de reacción para la síntesis de ADNc con M-MLV RT

(Invitrogen) ..................................................................................................................................... 31

Tabla 3. Mezcla de la segunda fase de reacción para la síntesis de ADNc con M-MLV RT

(Invitrogen) ..................................................................................................................................... 32

Tabla 4. Mezcla de reacción para amplificación del genoma viral con la enzima Q5® High-Fidelity

DNA Polymerase (New England Biolabs) ..................................................................................... 32

Tabla 5. Frecuencia de nucleótidos en el genoma viral de la cepa COL345Si ............................. 39

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LISTA DE GRÁFICAS IX

Pág.

Gráfica 1. Cinética de crecimiento in vitro de cepas de ZIKV en diferentes líneas celulares ...... 54

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LISTA DE FIGURAS X

Pág.

Figura 1. Esquema de la organización del genoma y proteínas virales de Zika .......................... 22

Figura 2. Representación de la superficie viral (a-c) y corte transversal (b-d) del virus Zika ..... 27

Figura 3. Distribución del contenido de G-C en el genoma viral de la cepa COL345Si ............. 40

Figura 4. Cambios nucleotídicos de secuencias de ZIKV aisladas en América, en comparación

con la secuencia disponible más antigua del continente (Brasil2015; GenBank: KY558989.1). .. 41

Figura 5. Cambios nucleotídicos en los genomas de ZIKV aislados en Colombia, con respecto a

la secuencia más antigua del país (Bolívar2015; GenBank: KX548902.1) ................................... 42

Figura 6. Frecuencia de la sustitución nucleotídica estimada para las tres posiciones del codón en

genomas de ZIKV aislados en América ......................................................................................... 43

Figura 7. Cambios aminoacídicos en las proteínas de cepas de ZIKV pertenecientes al linaje

asiático ............................................................................................................................................ 44

Figura 8. Estructura secundaria de la región 3’ UTR de cepas aisladas de humanos y mosquitos.

........................................................................................................................................................ 46

Figura 9. Árbol filogenético construido con secuencias de genomas completos de ZIKV aislados

de mosquitos y primates no humanos ............................................................................................ 48

Figura 10. Árbol de Máxima Verosimilitud generado con genomas de ZIKV pertenecientes al

linaje asiático .................................................................................................................................. 50

Figura 11. Reconstrucción filogenética de ZIKV en las Américas con reloj molecular .............. 51

Figura 12. Detalle del clado formado por cepas de ZIKV aisladas en Colombia, isla de Martinica,

Panamá, República Dominicana y Venezuela, en el árbol de Máxima Credibilidad generado con

BEAST ........................................................................................................................................... 52

Figura 13. Red filogenética de aislados de ZIKV pertenecientes al linaje asiático ..................... 53

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LISTA DE ANEXOS XI

Pág.

Anexo 1. Cebadores utilizados para la secuenciación de COL345Si ............................................ 77

Anexo 2. Información y números de acceso en GenBank de las secuencias utilizadas para la

reconstrucción filogenética a partir de aislados de mosquitos y primates no humanos. ................ 79

Anexo 3. Información y números de acceso en GenBank de las secuencias utilizadas para la

reconstrucción filogenética a partir de aislados de humanos y mosquitos ..................................... 81

Anexo 4. Selección de modelos para análisis en BEAST. ............................................................. 88

Anexo 5. Visualización de la convergencia en Tracer v.1.6 del análisis ejecutado en BEAST, con

400 millones de pasos en MCMC .................................................................................................. 89

Anexo 6. Estimación de los parámetros ejecutados en BEAST con 400 millones de pasos en

MCMC ........................................................................................................................................... 90

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ABREVIACIONES XII

ADN Ácido desoxirribonucleico

ARN Ácido ribonucleico

ZIKV Virus Zika

Aminoácidos:

A Alanina

D Ácido aspártico

E Ácido glutámico

F Fenilalanina

G Glicina

H Histidina

I Isoleucina

K Lisina

L Leucina

M Metionina

N Asparagina

P Prolina

R Arginina

S Serina

T Treonina

V Valina

W Triptófano

Y Tirosina

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RESUMEN XIII

El virus Zika (ZIKV) fue el arbovirus causante de una gran emergencia de salud pública

internacional en 2016. A pesar de las múltiples investigaciones, hasta la fecha no existe consenso

de las razones que expliquen la asociación de la infección viral, con el desarrollo de síndromes

neurológicos en recién nacidos y en adultos, en la epidemia ocurrida en las Américas; así mimo, la

falta de secuencias genómicas ha dificultado entender la epidemiología y encontrar factores

asociados a la neurovirulencia. En el presente trabajo se caracterizó genéticamente una cepa de

ZIKV aislada a partir de mosquitos, durante el brote epidémico ocurrido en el 2015 en Sincelejo,

Colombia. Se analizaron genomas completos de virus aislados en otras regiones del país y del

mundo, con el propósito de determinar cambios nucleotídicos y aminoacídicos adquiridos por

ZIKV en Colombia, así como para establecer relaciones filogenéticas y estimar el tiempo de llegada

del virus al país. Se encontró que ZIKV en Colombia adquirió dos sustituciones únicas en las

proteínas no estructurales NS1 (R1118W) y NS5 (T3353A). Las inferencias filogenéticas sugieren

que el virus pudo haber ingresado a Colombia en marzo de 2015 desde el estado de Pernambuco,

Brasil, siete meses antes de la confirmación del primer caso, con una posible circulación simultánea

con los virus Dengue y Chikungunya; además, se determinó que ZIKV fue exportado desde

Colombia a la isla de Martinica, Panamá, República Dominicana y Venezuela.

Palabras clave: Flavivirus, filogenómica, mosquitos, secuenciación.

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ABSTRACT XIV

Zika virus (ZIKV) was the arbovirus that caused a major international public health emergency in

2016. Despite the many investigations carried out, there is still no consensus about the means

explaining the association of the infection, with the development of neurological syndromes in

newborns and adults, in the epidemic in the Americas; likewise, the lack of genomic sequences has

made it difficult to understand the epidemiology and find factors associated with neurovirulence.

In the present work, a strain of ZIKV isolated from mosquitoes is genetically characterized during

the epidemic outbreak in 2015 in Sincelejo, Colombia. Complete genomes of viruses isolated in

others regions of the country and the world, were analyzed to determine nucleotide and amino acid

changes acquired by ZIKV in Colombia, as well as to establish phylogenetic relationships and

estimate the time of arrival of the virus into the country. We found that ZIKV in Colombia acquired

two unique substitutions in the non-structural proteins NS1 (R1118W) and NS5 (T3353A).

Phylogenetic inferences suggested that the virus could be introduced in Colombia in March 2015

from Pernambuco, Brazil, seven months before the confirmation of the first case, with possible

simultaneous circulation with Dengue and Chikungunya viruses; in addition, it was determined that

ZIKV was exported from Colombia to the island of Martinique, Panama, the Dominican Republic

and Venezuela.

Keywords: Flavivirus, phylogenomics, mosquitoes, sequencing.

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INTRODUCCIÓN

Los últimos brotes epidémicos ocurridos en países de América, han sido causados por la

introducción al continente de dos virus originarios del este de África, el virus Chikungunya

(CHIKV) y el virus Zika (ZIKV) (Musso, Cao-Lormeau, & Gubler, 2015). La transmisión en la

mayoría de los países se ha dado debido a que albergan mosquitos de la especie Aedes aegypti,

considerado como vector principal, lo que ha permitido la alta prevalencia e incidencia de la

infección. Así como el virus Dengue (DENV), los virus CHIKV y ZIKV se transmiten entre

humanos y mosquitos, lo que explica la magnitud de los recientes brotes.

ZIKV llegó al continente americano en el 2014 (Tognarelli et al., 2016), su expansión fue

explosiva y la infección asociada al aumento de casos de malformaciones congénitas y síndromes

neurológicos (WHO, 2016). Factores como la globalización, las altas densidades del vector, el

cambio climático y la susceptibilidad inmunológica de la población, explican en parte la

propagación del virus. Por otro lado, aunque no existe un consenso definido, estudios demuestran

que mutaciones no sinónimas en el genoma adquiridas por ZIKV en su paso por Oceanía, lo

volvieron más neurovirulento; lo que sustentaría la asociación de la infección con el aumento de la

notificación de casos de microcefalia en recién nacidos y de síndrome de Guillain-Barré en adultos

(Yuan et al., 2017), a diferencia de la ausencia de estos reportes en epidemias ocurridas en África

y Asia.

Por la importancia de ZIKV en salud pública, estudios de genomas completos de cepas

circulantes en las Américas son necesarios, debido a que permitirían mejorar el entendimiento de

la biología viral, epidemiología molecular y puntualizar posibles genes responsables de la

virulencia; esto mediante el estudio y la identificación de mutaciones adquiridas en su introducción

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al continente. La caracterización genética también proporcionaría información útil para el

desarrollo de vacunas y antivirales, a través de la identificación de genes involucrados en la evasión

de la respuesta inmune o de aquellos con capacidad para bloquear la acción de fármacos. Por lo

anterior, en el presente estudio se caracterizó genéticamente la cepa COL345Si, aislada de

mosquitos durante la epidemia de ZIKV en Sincelejo, Colombia (diciembre de 2015) y se comparó

la información genética del virus respecto a cepas circulantes en otras epidemias, para identificar

los cambios nucleotídicos y aminoacídicos que tuvo el virus en Colombia. Se realizaron análisis

filogenéticos y se propone una posible fecha de introducción al país, además, se caracteriza la

cinética de crecimiento de la cepa aislada en diferentes líneas celulares.

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1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo general

Caracterizar genéticamente la cepa de virus Zika COL345Si aislada en Sincelejo,

Colombia.

1.2 Objetivos específicos

Identificar mutaciones nucleotídicas y aminoacídicas adquiridas por COL345Si en

Colombia.

Establecer relaciones filogenéticas de COL345Si con secuencias de cepas aisladas en

distintos brotes epidémicos.

Caracterizar la cinética de crecimiento de COL345Si en diferentes líneas celulares.

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2. MARCO REFERENCIAL

2.1 Antecedentes

Los primeros análisis filogenéticos del virus Zika (ZIKV) fueron desarrollados después del

brote ocurrido en la isla de Yap, Estados Federales de Micronesia (Lanciotti et al., 2008), desde

entonces, se han desarrollado investigaciones que han permitido identificar las mutaciones

adquiridas por el virus y entender como ocurrió su expansión en las actuales y pasadas epidemias.

Estudios del genoma evidenciaron que ZIKV en su divergencia al linaje asiático, obtuvo varios

cambios aminoacídicos en proteínas no estructurales (Pettersson et al., 2016). Por su paso en países

de Asía, adquirió mutaciones no sinónimas principalmente en la proteína de envoltura (proteína E),

que produjo tres sustituciones aminoacídicas (D683E, T777M y V763M) (Pettersson et al., 2016);

debido a que en la mayoría de los virus la proteína E cumple un papel primordial en la infección

celular y propagación, los cambios anteriores se consideran importantes mutaciones adaptativas.

En análisis retrospectivos de genomas de ZIKV durante la epidemia en la Polinesia

Francesa y en las islas de Samoa Americana, se evidenció una mutación puntal en el gen que

codifica para la proteína estructural prM, que causó un cambio aminoacídico de Serina por

Aspargina en el residuo 139 (S139N); además, se identificó una sustitución de Metionina/Treonina

por Valina en el residuo 2634 de la proteína NS5 (M/T2634V). La aparición de estos cambios

adquiridos por el virus, los cuales se han conservado de manera estable, coincidieron con el

aumento de casos de microcefalia y Síndrome de Guillain-Barré (Pettersson et al., 2016). Un año

más tarde, se comprobó experimentalmente que el fenotipo de ZIKV que posee la sustitución

S139N, a diferencia de otros fenotipos probados, potencia la neurovirulencia del virus (Yuan et al.,

2017); en cultivo de células progenitoras neuronales, la infección viral interrumpe la proliferación

y diferenciación de las células, y en modelos animales, los virus reducen el desarrollo del cerebro,

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lo que provoca una microcefalia severa (Yuan et al., 2017). Seguidamente en cepas aisladas durante

el brote en América, se identificó una nueva mutación en el gen que codifica para la proteína NS1

(A982V), el cual incrementa la secreción de esta proteína en sangre de mamíferos infectados, lo

que aumenta la infectividad viral en A. aegypti, al alimentarse este de hospederos virémicos, debido

a que la presencia de NS1 potencia la replicación en el vector (Y. Liu et al., 2017); esto pudo

contribuir a la extensión del brote por el aumento de vectores infectados.

En Colombia se han realizado estudios filogenéticos y secuenciado genomas completos de

cepas de ZIKV aisladas en los departamentos de Atlántico, Cundinamarca y Santander (Cherabuddi

et al., 2016; Lahon et al., 2016; Metsky et al., 2017); sin embargo, hasta la fecha no existe un

análisis detallado de los cambios nucleotídicos y aminoacídicos adquiridos por ZIKV en Colombia,

análisis filogenéticos de cepas recientemente secuenciadas ni tampoco registro de genomas

completos provenientes de mosquitos; información que es importante para comprender la epidemia

en el país.

2.2 Marco teórico conceptual

2.2.1 Arbovirus.

Arbovirus por sus siglas en inglés (Arthropod Borne Virus), son virus transmitidos por

artrópodos hematófagos. Este grupo está conformado por virus de las familias Bunyaviridae,

Flaviviridae, y Togaviridae; también incluye al género Thogotovirus perteneciente a la familia

Orthomyxoviridae, y un único virus de ADN de la familia Asfarviridae, el Virus de la Peste Porcina

Africana (Weaver, 2006). Esta clasificación agrupa a unos 500 virus, de los cuales más de 150

infectan a humanos y animales (Pfeffer & Dobler, 2010). Por ser en su mayoría virus de ARN,

tienen una alta probabilidad de adquirir mutaciones, debido a la tasa de error de la ARN polimerasa

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dependiente de ARN, que se estima en un rango de 10-3 a 10-5 errores por ronda de replicación

(Drake, 1999).

La circulación de estos virus ocurre en áreas selváticas, con una gran variedad de

hospederos que incluyen a primates, aves, roedores, murciélagos, reptiles, entre otros; y a vectores

como garrapatas, ácaros, moscas y principalmente mosquitos (Weaver & Barrett, 2004). Los

humanos son hospederos accidentales al momento de ser infectados en áreas selváticas, excepto en

el ciclo de transmisión del virus Dengue (DENV) en el cual es el reservorio principal.

2.2.2 Epidemiología.

El virus Zika fue aislado por primera vez en 1947, de una muestra de sangre proveniente de

un mono Rhesus (Macaca mulatta) en el bosque de Zika, localizado en el sur de Uganda, África

(Dick, Kitchen, & Haddow, 1952). Desde su descubrimiento el virus se propagó por el occidente

de África y Asia, con pocos casos documentados de infecciones a humanos (Fagbami, 1979; Filipe,

Martins, & Rocha, 1973; Simpson, 1964). En el 2007, se presentó el primer brote significativo por

fuera de los continentes asiático y africano, ocurrió en la isla de Yap, Estados Federales de

Micronesia, con 49 casos confirmados y un poco más del 70% de la población con anticuerpos IgM

específicos para el virus (Duffy et al., 2009). Posteriormente, el virus reemerge en el 2013 en la

Polinesia Francesa, con un reporte de 396 casos confirmados y más de 29.000 casos sospechosos

(Ioos et al., 2014).

ZIKV se introdujo en el continente americano por la isla de Pascua, Chile, a principios del

2014 (Tognarelli et al., 2016). Luego en Brasil, a inicios de 2015 se notificó el primer caso

autóctono (Zanluca et al., 2015); país que hasta la fecha ha reportado más de 369000 casos

(PAHO/WHO, 2018). El origen de introducción del virus en Brasil ha sido un tema controversial,

inicialmente se asumió que la Copa Mundial de Fútbol de la FIFA en junio – julio de 2014, fue el

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escenario en el que se dio la introducción, pero al comprobar que no hubo participación en este

evento deportivo de países con circulación reportada de ZIKV, se propuso que la introducción pudo

darse durante el Campeonato Mundial Va´a de Sprint de canoas en Rio de Janeiro en agosto de

2014, en el que participaron deportistas de cuatro países del Pacifico (Nueva Caledonia, islas Cook,

isla de Pascua y la Polinesia Francesa) donde ZIKV había circulado (Faria et al., 2016). No

obstante, estudios recientes en el que se hicieron estimaciones de la ventana de introducción de

ZIKV en Brasil, a partir de modelos matemáticos, sugirieron que el virus se introdujo y se

estableció en Brasil por viajeros infectados que llegaron desde la Polinesia Francesa durante el

periodo comprendido entre octubre de 2013 y marzo de 2014 (Massad et al., 2017).

Posterior a su introducción, el virus se extendió hacia el norte del continente hasta llegar a

los Estados Unidos (PAHO/WHO, 2018), así mismo, se reportaron casos importados a países como

China y Francia (L. Liu et al., 2017; Sokal et al., 2016). En Colombia, se notificó su presencia en

octubre de 2015 (Ministerio de Salud y Protección Social, 2015), y se ha convertido en uno de los

países que más ha reportado casos por la infección, con más de 108700 notificaciones, estimándose

un número mayor por el subregistro de la enfermedad. La mayoría de los casos en Colombia se

registraron en los departamentos del Valle del Cauca, Santander y Norte de Santander. En Sucre,

se notificaron 1667 casos, la mayoría de su capital, Sincelejo (Camacho, Paternina-Gomez, Blanco,

Osorio, & Aliota, 2016; Instituto Nacional de Salud, 2016, 2017, 2018).

2.2.3 Características del virus Zika.

2.2.3.1 Clasificación filogenética.

ZIKV es miembro de la familia Flaviviridae, perteneciente al género Flavivirus. Análisis

filogenéticos, indican que está estrechamente relacionado con el virus Spondweni y cercano a otros

clados que incluyen a DENV y al virus Tembusu (Hayes, 2009). Se han descrito tres linajes de

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ZIKV, dos linajes africanos (africano occidental y africano oriental) y un linaje asiático (Gong,

Gao, & Han, 2016); este último se originó a partir del brote en Malasia en 1966 (Ye et al., 2016).

Las cepas del linaje asiático que circularon durante el brote en la Polinesia Francesa en el 2013,

fueron las responsables de la epidemia en el continente americano (Wang, Thurmond, Islas, Hui,

& Hai, 2017).

2.2.3.2 Estructura, genoma y proteínas.

ZIKV es un virus envuelto con simetría icosaédrica, que posee un tamaño de 500 Å (Sirohi

et al., 2016). Su genoma es de ARN de cadena sencilla de sentido positivo con aproximadamente

10800 nucleótidos de longitud, el cual está conformado por un marco abierto de lectura (ORF)

flanqueado por dos regiones no codificantes 5’ UTR y 3’ UTR (Figura 1) (Kuno & Chang, 2007).

Figura 1. Esquema de la organización del genoma y proteínas virales de Zika. Modificado de:

https://talk.ictvonline.org

El extremo 5’ UTR posee una caperuza (CAP) seguida de dinucleótidos conservados (AG),

que constituyen una región importante para la traducción del genoma viral, así como para la evasión

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de la respuesta inmune. El extremo 3’ UTR es altamente estructurado con regiones conservadas

entre flavivirus (Goertz, Abbo, Fros, & Pijlman, 2017). El ORF codifica para tres proteínas

estructurales (Cápside, Pre-Membrana/Membrana y Envoltura) que participan en la entrada y

salida del virus de la célula, además, de ser los principales blancos de la respuesta inmune

adaptativa (Lindenbach & Rice, 2003). El ORF también codifica siete proteínas no estructurales

(NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B y NS5), que están involucradas en la replicación y

ensamble viral, así como en el antagonismo de la respuesta inmune innata del hospedero a la

infección (Tabla 1) (Lindenbach & Rice, 2003).

Tabla 1. Función de las proteínas del virus Zika.

Proteína Función Referencia

Cápside (C)

Forma la estructura icosaédrica del

virus en la que se encuentra

empaquetado el genoma viral. Regula

la expresión génica y síntesis de

ARN.

(Ni & Kao, 2013)

Precursora de

Membrana (prM)

Ayuda en el plegamiento de la

proteína E. Previene la fusión

prematura de los viriones.

(Mukhopadhyay, Kuhn,

& Rossmann, 2005;

Roby, Setoh, Hall, &

Khromykh, 2015)

Membrana (M) Estabilización de la proteína E. (Shi & Gao, 2017)

Envoltura (E)

Necesaria para la entrada a la célula

del hospedero, así como para la

fusión de la membrana endosomal.

Blanco de respuesta inmune.

(Shi & Gao, 2017)

NS1

Principal marcador antigénico.

Evasión de la respuesta inmune.

Formación del complejo de

replicación.

(Shi & Gao, 2017; Youn

et al., 2012)

NS2A Regula la replicación de ARN y el

ensamblaje viral. (Shi & Gao, 2017)

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NS2B Actúa como un cofactor de NS3 para

el procesamiento de poliproteínas.

(Aguilera-Pesantes &

Mendez, 2017)

NS3

Fundamental para replicación viral y

procesamiento de la poliproteína

debido a su dominio N terminal junto

con el dominio C-terminal con

actividad helicasa.

(Shi & Gao, 2017)

NS4A

Bloquea la señalización de interferón

tipo I, induce la autofagia y protege

las células del hospedero de la muerte

durante la infección.

(Roosendaal, Westaway,

Khromykh, &

Mackenzie, 2006)

2K Antagonista de la actividad interferón

de NS4B.

(Munoz-Jordan et al.,

2005)

NS4B

Bloquea la señalización de interferón

tipo I y la interferencia de ARN.

Modulador de gránulos de estrés en

células hospederas.

(Roosendaal et al., 2006)

NS5

Actividad ARN polimerasa

dependiente de ARN. Adición de

caperuza al ARN genómico.

Actúa como un antagonista de la

respuesta del interferón.

(Grant et al., 2016; Shi &

Gao, 2017)

*NS: Proteínas no estructurales, No Structural, por sus siglas en inglés.

2.2.4 Interacción virus-hospedero.

2.2.4.1 Vectores y transmisión.

ZIKV es transmitido principalmente por mosquitos hembra del género Aedes (Stegomyia)

(Diptera: Culicidae), considerándose como vector principal en zonas urbanas a la especie A. aegypti

(Duffy et al., 2009). Los insectos vectores presentan un hábito hematófago, necesario para la

producción de huevos, por lo que la frecuencia de la ingestión en la picadura del mosquito favorece

el contacto entre el virus y los hospederos vertebrados (Beerntsen, James, & Christensen, 2000).

La interacción virus-vector inicia cuando los mosquitos adquieren el virus al ingerir sangre de un

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hospedero virémico; en el intestino medio del insecto el virus infecta a las células epiteliales

replicándose rápidamente, atraviesa la lámina basal para alcanzar la hemolinfa y luego invadir a

otros órganos blanco como las glándulas salivales, donde mantiene una infección activa (Beerntsen

et al., 2000; Romoser et al., 2004). Los virus son liberados junto con la saliva en una ingesta de

sangre posterior (Pascoa et al., 2002).

ZIKV tiene dos ciclos de transmisión, un ciclo selvático, que involucra principalmente a

primates no humanos (McCrae & Kirya, 1982), así como a roedores y murciélagos (Olson et al.,

1983), y un ciclo urbano en el que son infectados humanos, convirtiéndose en amplificadores y

principales hospederos del virus (Aliota, Peinado, Velez, & Osorio, 2016). Además de la trasmisión

vectorial, se ha evidenciado la transmisión de humano a humano, por transmisión transplacentaria

(Calvet et al., 2016; Oliveira Melo et al., 2016), y en menor medida por transmisión sexual (Foy et

al., 2011) y transfusiones sanguíneas (Musso et al., 2014).

2.2.4.2 Ciclo de replicación.

En la transmisión vectorial, en el hospedero luego de la picadura del mosquito infectado,

los viriones infectan a células de la dermis y epidermis como fibroblastos, queratinocitos y células

dendríticas (Hamel et al., 2015), posteriormente migran hacia los ganglios linfáticos y se diseminan

por el torrente sanguíneo (Kumar, Krause, Azouz, Nakano, & Nerurkar, 2017).

Después de la unión de la proteína E del virus a receptores de superficie celular como DC-

SING (Moléculas de adhesión intercelular no asociada a integrina, específica de células

dendríticas) o miembros de la familia fosfatidilserina (AXL, Tyro 3 o TIM-1) (Hamel et al., 2015;

Tabata et al., 2016), se da la internalización del virus mediada por endocitosis. El virus es

transportado hacia el interior de la célula por un fagosoma en un entorno ácido (pH bajo), lo que

desencadena un cambio conformacional de la proteína E, que induce la fusión de la membrana

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endocítica con la membrana viral y permite la liberación de la cápside y el ARN genómico en el

citoplasma de la célula infectada (Acosta, Kumar, & Bartenschlager, 2014). Luego de la

circularización del ARN, comienza la traducción del genoma con la síntesis de la poliproteína, la

cual posteriormente es clivada por proteasas virales y celulares; lo anterior ocurre dentro de fábricas

de replicación inducidas por el virus, que son paquetes de vesículas producto de invaginaciones del

retículo endoplasmático que se encuentran envueltas por microtúbulos y filamentos intermedios de

la célula (Cortese et al., 2017). Las fábricas permiten agrupar todos los metabolitos necesarios para

la replicación, además de brindar protección contra las nucleasas celulares y evitar la activación de

la inmunidad innata mediada por sensores de ARN citosólico (Cortese et al., 2017). Posterior al

montaje en el retículo endoplasmático, los viriones se dirigen a la red trans-Golgi donde se

empaquetan en exosomas; aquí a un pH bajo, las proteínas prM-E sufren un cambio conformacional

y forman homodímeros de E, lo que conduce a la exposición del punto de escisión de prM, que

luego es clivado por la proteasa furina (Elshuber, Allison, Heinz, & Mandl, 2003).

La población viral liberada de la célula es una mezcla de viriones maduros, parcialmente

maduros e inmaduros (Fig. 2). Se presume que las formas inmaduras de ZIKV tienen un papel

importante en la infección (V. M. Prasad et al., 2017), así como ocurre con otros flavivirus como

DENV y el Virus del Oeste del Nilo (WNV), los cuales pueden entrar e infectar a la célula

facilitados por anticuerpos (Colpitts et al., 2011; Rodenhuis-Zybert et al., 2010).

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Figura 2. Representación de la superficie viral (a-c) y corte transversal (b-d) del virus Zika. Virión

maduro (arriba) e inmaduro (abajo). Las flechas negras gruesas indican las densidades entre el

núcleo interno de ARN y la membrana viral (la flecha de doble punta indica las capas interna y

externa de la membrana) en ZIKV inmaduro. Las flechas negras delgadas numeradas en b y d,

representan los ejes de simetría icosaédrica. La unidad asimétrica se muestra como un triángulo

negro en a y c. Barra de escala, 100 Å. Tomado de: Vidya Mangala Prasad et al. (2017).

2.2.5 Patogénesis.

Los estudios de patogénesis realizados en modelos animales, demuestran características

similares a lo que ocurre en los humanos, como la infección de la placenta (Li et al., 2016; Miner

& Diamond, 2017), córnea, nervio óptico, retina neurosensorial (Miner et al., 2016), bazo, tejido

nervioso periférico, tejido linfoides y tejidos de los órganos reproductores masculinos y femeninos

(Coffey et al., 2017; Hirsch et al., 2017).

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En la transmisión transplacentaria, ZIKV infecta al feto y causa apoptosis de las células

progenitoras neuronales (CPN), lo que afecta el desarrollo del cerebro (Cugola et al., 2016).

Evidencia científica indica que en el primer trimestre de embarazo, existe el mayor riesgo para

desarrollar algún daño neurológico por la infección del virus (Honein et al., 2017). También se ha

demostrado que ZIKV restringe el crecimiento intrauterino y en algunos casos provoca aborto

espontáneo (Miner et al., 2016; van der Eijk et al., 2016).

Con la infección viral igualmente se evidencia la infiltración de células T en el sistema

nervioso central (SNC) (Miner & Diamond, 2017), lo que demuestra el neurotropismo del virus

(Kumar et al., 2017). Por consiguiente, el desarrollo del Síndrome de Guillain-Barré podría

desencadenarse por la alta respuesta inflamatoria producida por las células T y otros leucocitos,

que generan grandes cantidades de quimiocinas y citosinas, que provocan daño tisular y

enfermedad neurodegenerativa (Wang et al., 2017).

2.2.6 Síntomas y signos clínicos.

Solo en el 20% de los casos, los infectados con ZIKV presenta un cuadro clínico clásico

con: fiebres bajas (37.8°C – 38.5°C), conjuntivitis bilateral no purulenta, dolor de cabeza, mialgia,

artralgia con edema periarticular y erupción maculopapular eritematosa generalizada, que se

extiende desde la cara hasta los miembros inferiores (Duffy et al., 2009). Sin embargo, en la

reciente epidemia la infección del virus, aunque no en todos los casos, está asociada a

malformaciones del SNC en neonatos y al Síndrome de Guillain-Barré en adultos (Brasil et al.,

2016; Calvet et al., 2016; Oehler et al., 2014; WHO, 2017).

2.2.7 Diagnóstico.

El diagnóstico molecular y serológico es necesario para la confirmación de la infección por

ZIKV, debido a que para el diagnóstico clínico no existe una diferenciación entre los síntomas

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causados por ZIKV y otros flavivirus. Las muestras recurrentes para la detección de ZIKV son:

sangre, suero sanguíneo, fluido cerebroespinal, orina, saliva, fluido amniótico, semen o tejido

cerebral fetal (Plourde & Bloch, 2016).

Las pruebas estándar para el diagnóstico por infección de ZIKV son: el aislamiento viral y

la detección del material genético por el método de reacción en cadena de la polimerasa con

transcripción inversa convencional (RT-PCR) o en tiempo real cuantitativa (qRT-PCR) (Lanciotti

et al., 2008). El aislamiento viral es la prueba de referencia que se realiza por cultivo celular, sin

embargo, requiere de medios de mantenimientos costosos y en algunos casos es poco exitoso por

bajos niveles de viremia; por el contrario, el método de RT-PCR es altamente sensible y específico

para la detección del genoma del virus a través de cebadores que se dirigen a genes específicos,

como los que codifican para la proteína E y NS5 (Faye et al., 2013; Lanciotti et al., 2008). Otro

tipo de diagnóstico se basa en pruebas serológicas, por la detección de anticuerpos

inmunoglobulina M (IgM) e inmunoglobulina G (IgG) contra antígenos virales, mediante la prueba

ELISA o prueba de neutralización por reducción de placa; no obstante, el diagnóstico es presuntivo,

debido a la reacción cruzada de anticuerpos con otros flavivirus (Mansfield et al., 2011).

La severidad de las consecuencias producidas por ZIKV, ha provocado el rápido desarrollo

de candidatos a vacunas en diferentes enfoques: vacunas de subunidades virales, virus inactivado,

virus vivo atenuado, vacunas quiméricas de flavivirus y vacunas de ADN y ARN (Morabito &

Graham, 2017); actualmente dos candidatos a vacunas se encuentran en la fase II de prueba clínica

(WHO, 2018). Anticuerpos monoclonales y antivirales también han demostrado tener una

capacidad de protección contra la infección de ZIKV (Makhluf & Shresta, 2018; Wahid, Ali,

Rafique, & Idrees, 2017). Debido a que aún no existen vacunas licenciadas contra el virus, la

prevención de la infección se basa en evitar la picadura del mosquito y la erradicación del mismo.

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3. METODOLOGÍA

3.1 Cepa viral

La cepa COL345Si fue aislada a partir de un grupo de mosquitos de la especie A. aegypti,

capturados en la vivienda de un paciente febril en diciembre de 2015, durante el brote de ZIKV en

la ciudad de Sincelejo. Los mosquitos fueron positivos para ZIKV por la técnica qRT-PCR,

desarrollada por Lanciotti et al. (2008). El virus se aisló después de dos pases en cultivo de células

Vero (Riñón de Mono Verde africano), y se encuentra almacenado a -80°C en el Laboratorio de

Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Sucre.

3.2 Extracción de ARN

Alícuotas de la cepa COL345Si se emplearon para realizar la extracción de ARN con el

estuche comercial ZR Viral RNA (Zymo Research). Se mezclaron 200 µl de la muestra con 600 µl

de Buffer ZR Viral RNA y se transfirieron a una columna de separación, que se centrifugó a 14000

rpm por 2 min. Luego, se agregaron 500 µl de buffer de lavado y se llevó nuevamente a

centrifugación a 14000 rpm por 2 min. Posteriormente, se transfirió la columna a un tubo de

microcentrífuga de 1.5 ml y se agregó 20 µl de agua libre de DNasa/RNasa; se centrifugó a 14000

rpm por 30 segundos y el volumen eluido se almacenó a -80°C hasta su uso.

3.3 Diseño de cebadores

Para la amplificación del genoma de COL345Si, inicialmente se utilizaron cebadores

diseñados a partir de la secuencia de la cepa de referencia PRVABC59 (GenBank: KX087101.3),

aislada en Puerto Rico. Luego, con el propósito de asegurar la amplificación del genoma viral

durante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), se construyeron nuevas parejas de

iniciadores, basados en los segmentos del genoma de COL345Si obtenidos con los cebadores

previamente diseñados. El diseño de todos los cebadores empleados se realizó con la versión de

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prueba del programa SnapGene™ v.4.1.8, considerando características como: un tamaño entre 18

y 25 nucleótidos, temperatura melting (Tm) de 56°C, porcentaje de guanina y citosina en un 50%

y terminación en 3’ del cebador con nucleótidos Guanina o Citosina (Anexo 1). Los cebadores se

enviaron a sintetizar a la empresa Macrogen Inc (Corea del Sur).

3.4 Transcripción Inversa (RT) y Reacción en Cadena de la Polimerasa Touchdown

(PCR-TD)

La síntesis de ADN complementario (ADNc) se realizó en dos fases con la enzima M-MLV

Reverse Transcriptase (Invitrogen). En la primera fase se realizó la unión del cebador antisentido

al ARN molde, con una mezcla de reacción de 13 μl (Tabla 2).

Tabla 2. Mezcla de la primera fase de reacción para la síntesis de ADNc con M-MLV RT

(Invitrogen)

Componente Cantidad

Cebador antisentido (10mM)* 1 μl

dNTPs Mix (10mM) 1 μl

Agua ultrapura 6 μl

ARN 5 μl

* Z16R (5’-AGACCCATGGATTTCCCCA-3’).

La reacción se incubó a 65°C por 5 minutos en el termociclador Veriti 96-Well (Applied

Biosystems). Luego, en una segunda fase se agregó a la mezcla los componentes descritos en la

Tabla 3.

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Tabla 3. Mezcla de la segunda fase de reacción para la síntesis de ADNc con M-MLV RT

(Invitrogen)

Componente Cantidad

Buffer First-Strand 5X 4 μl

DTT 0,1 M 2 μl

Transcriptasa Inversa M-MLV 1 μl

El perfil térmico de la segunda reacción se desarrolló con un ciclo de 27°C por 10 min,

37°C por 50 min y 70°C por 15 min. Con el ADNc obtenido se procedió a la amplificación de las

secuencias de interés con la técnica PCR touchdown utilizando la enzima Q5® High-Fidelity DNA

Polymerase (New England BioLabs), con las condiciones descritas en la Tabla 4.

Tabla 4. Mezcla de reacción para amplificación del genoma viral con la enzima Q5® High-

Fidelity DNA Polymerase (New England Biolabs)

Componente Cantidad

Buffer de reacción Q5 (5X) 10 μl

dNTPs Mix (10mM) 1 μl

Cebador antisentido (10mM) 2.5 μl

Cebador sentido (10mM) 2.5 μl

ADN polimerasa de alta fidelidad Q5 0.5 μl

High GC Enhancer Q5 10 μl

DMSO (100%) 2.5 μl

Agua libre de RNasa 19 μl

ADNc 2 μl

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La amplificación se realizó en tres etapas, la primera con un ciclo de desnaturalización a

98°C por 1:30 min; la segunda etapa con 16 ciclos de desnaturalización a 98°C por 10 segundos,

hibridación con un rango de temperatura de 64°C a 56°C por 30 segundos (disminuyendo 0.5°C

por ciclo), y una extensión final a 68°C por 5:30 min; por último, una tercera etapa de 35 ciclos

con una desnaturalización a 98°C por 10 segundos, una hibridación a 56°C por 30 segundos y una

extensión final a 68°C por 5:30 min. El tiempo de extensión dependió de la longitud del fragmento

a amplificar; se emplearon 30 segundos por cada kilobase.

3.5 Purificación de bandas y secuenciación

Se realizó un corrido electroforético de los productos de PCR, en un gel de agarosa ultrapura

de bajo punto de fusión (Invitrogen) al 0.8% y se visualizó en un transiluminador QUANTUM

ST4. Las bandas de ADN de interés fueron extraídas del gel, depositadas en un tubo de

microcentrífuga de 1.5 ml y purificadas con el estuche Zymoclean™ Gel DNA Recovery (Zymo

Research), según las instrucciones del fabricante. Dependiendo de su peso, los geles se mezclaron

con 3 volúmenes de Buffer ADB, se incubaron a 55°C por 5 min y la solución de agarosa se

transfirió a una columna Zymo-Spin™ dentro de un tubo colector, para su centrifugación a 14000

rpm por 1 min. Posteriormente se realizaron dos lavados, se adicionó 200 µl de Buffer de lavado

de ADN a cada columna y se centrifugó a 14000 rpm por 30 segundos. Por último, se transfirió la

columna a un tubo de microcentrífuga de 1.5 ml, se agregó 30 µl de Buffer de elución de ADN y

se centrifugó a 14000 rpm por 1 min. Las muestras se cuantificaron con el espectrofotómetro

NanoDrop™ 2000 (Thermo Fisher Scientific) y fueron deshidratadas en un concentrador de ADN

miVac (Genevac), para luego ser enviadas a secuenciar por el método Sanger con la empresa

Macrogen Inc (Corea del Sur).

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3.6 Ensamblaje del genoma

Para obtener la secuencia consenso del genoma de COL345Si, los fragmentos generados

por secuenciación, se ensamblaron y editaron con la versión de prueba del programa Vector NTI

Advanced® v.11.5.1 (Invitrogen), utilizando como plantilla a la cepa FRL (GenBank:

KU820897.5) aislada en Barranquilla, Colombia.

3.7 Identificación de cambios nucleotídicos y aminoacídicos

Con el programa MEGA v.6.0 se realizó la comparación de cambios nucleotídicos con las

secuencias de las cepas disponibles más antiguas de América (Brasil2015; GenBank: KY558989.1)

y Colombia (Bolívar2015; GenBank: KX548902.1); así mismo, se realizó la comparación de

cambios aminoacídicos con cepas aisladas en las pasadas y en las recientes epidemias con respecto

a la cepa P6-740 aislada en Malasia (GenBank: KX377336.1) (Anexo 3). Además, se determinaron

las tasas de transición y transversión de las regiones codificantes y selección de codón en la

primera, segunda y tercera posición, utilizando secuencias exclusivas de América, con el método

de Máxima Verosimilitud (Maximum Likelihood – ML).

3.8 Determinación de la estructura secundaria de 3’ UTR

La predicción de la estructura secundaria de la región 3’ UTR, se calculó con el método de

Mínima Energía Libre (Minimum Free-Energy, MFE), en el servidor web RNAfold (Hofacker,

2003). Se compararon los diferentes dominios de la región no codificante de una cepa de ZIKV

aislada de mosquito en Malasia: P6-740 (GenBank: KX377336.1) y una aislada de humanos en

Puerto Rico: PRVABC59 (GenBank: KX087101.3).

3.9 Análisis filogenético y reloj molecular

Una vez ensamblado el genoma de COL345Si, se realizaron dos alineamientos múltiples

de la región codificante de este y secuencias de ZIKV aislados en las actuales y pasadas epidemias,

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en el programa MEGA v.6.0. Estos alineamientos fueron empleados para generar dos árboles por

el método ML en el servidor web IQ-TREE (Trifinopoulos, Nguyen, von Haeseler, & Minh, 2016),

con el fin de observar la agrupación de las cepas analizadas; el modelo de sustitución utilizado fue

General de Tiempo Reversible (General Time-Reversible - GTR) y cuatro categorías de tasa de

sustitución Gamma (+G), seleccionado como el modelo de mejor ajuste identificado previamente

por el programa jModelTest (Darriba, Taboada, Doallo, & Posada, 2012). El primer árbol se

construyó con el alineamiento que incluía una secuencia de ZIKV aislada de Macaca mulatta, junto

con 43 secuencias de genomas de aislados exclusivamente de mosquitos (Anexo 2). El segundo

árbol se generó con 191 secuencias nucleotídicas de virus aislados tanto de humanos como de

mosquitos (Anexo 3). Todas las secuencias fueron miembros representativos de los tres linajes del

virus y se encuentran disponibles en GenBank. Los soportes de las ramas fueron evaluados a partir

de 1000 pseudoréplicas por bootstraping, los árboles se visualizaron con el programa FigTree

v.1.4.3 y editados con Inkscape v.0.92.2. El segundo árbol resultante del análisis por ML, fue

utilizado para realizar un análisis de regresión de distancia genética de raíz a punta (Root-to-Tip)

versus fechas de aislamiento, en el software TempEst v.1.5.1 (Rambaut, Lam, Max Carvalho, &

Pybus, 2016), con el fin de explorar la aplicación de modelos de reloj molecular para inferencias

filogenéticas.

Los análisis con reloj molecular se realizaron con el programa BEAST v.1.8.4 (Drummond,

Suchard, Xie, & Rambaut, 2012) con un alineamiento que contenía únicamente secuencias de

aislados americanos (n= 187). Para los análisis por inferencia bayesiana, se utilizó el modelo

SRD06 basado en el modelo de sustitución nucleotídica HKY (Hasegawa, Kishino, Yano), con

tasa de distribución gamma y dos particiones en posiciones de codón [posiciones (1+2) y 3]

(Shapiro, Rambaut, & Drummond, 2006). Se evaluaron combinaciones de dos modelos de reloj

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molecular (reloj estricto y reloj relajado no correlacionado Log-normal) y tres modelos

coalescentes de crecimiento poblacional (de tamaño constante, con crecimiento exponencial y

bayesiano skyline), para seleccionar el que mejor se ajustara a los datos de acuerdo a la estimación

de verosimilitud marginal por path sampling (PS) y stepping-stone samplig (SS) (Metsky et al.,

2017). Cada análisis de selección de modelo se ejecutó con 100 millones de pasos en Montecarlo

vía cadenas de Markov (MCMC). De acuerdo a los resultados de selección de modelo, se utilizó el

árbol inferido por coalescencia bayesiano skyline con reloj molecular relajado para los análisis

posteriores (Anexo 4).

Para la estimación de los parámetros del árbol y el tiempo de divergencia del ancestro

común más cercano de los clados, se ejecutó BEAST con 400 millones de pasos con el modelo de

sustitución SRD06, bayesiano skyline y modelo de reloj molecular relajado. Los datos fueron

analizados con el programa Tracer v.1.6, luego se obtuvo un árbol de máxima credibilidad

(Maximum clade credibility – MCC tree) a partir de los árboles generados en MCMC, con

TreeAnnotator y el árbol resultante fue visualizado con FigTree v.1.4.3. En todos los análisis por

inferencia bayesiana, el 10% de las observaciones iniciales en MCMC fue descartado como burn-

in. Por el requerimiento computacional, los cálculos del programa BEAST se realizaron en el portal

web CIPRES (Miller, Pfeiffer, & Schwartz, 2010).

Se tomaron algunas secuencias representativas de los clados formados en el árbol bayesiano

y se analizaron con el programa SplitsTree 4 v.4.14.6 (Huson & Bryant, 2006) que utiliza la

estimación de las distancias por el método de ML para la reconstrucción y visualización de la

historia evolutiva.

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3.10. Cultivo celular e infección in vitro

Para estudiar la cinética de crecimiento de COL345Si, se comparó la replicación in vitro en

líneas celulares de riñón de Mono Verde africano (Vero), riñón de Hámster bebé (BHK-21) y una

línea celular de Aedes albopictus (C6/36), con respecto a cepas de referencia del linaje africano:

MR766 (Uganda, 1947) y del linaje asiático: H/PF/2013 (Polinesia Francesa, 2013) y PRVABC59

(Puerto Rico, 2015). Las células de mamífero se cultivaron en medio Eagle Modificado de

Dulbecco, DMEM (Gibco) a 37°C y a una atmosfera de CO2 al 5%. La línea celular C6/36 se

cultivó en medio Leibovitz, L-15 (Gibco) a 28°C. Todos los medios de cultivo se suplementaron

con 10% de Suero Fetal Bovino (Fetal Bovine Serum – FBS), 1X de Gentamicina y 0.5X de

aminoácidos no esenciales.

Células Vero, BHK-21 y C6/36 se sembraron en platos de 6 pozos. Las monocapas de

células con una confluencia entre el 80-90%, se inocularon por duplicado con las diferentes cepas

virales a una Multiplicidad de Infección (Multiplicity of Infection - MOI) de 0.1. A cada pozo se

le adicionó 5 ml de medio DMEM suplementado con 2% de FBS, 1X de Gentamicina y 0.5X de

aminoácidos no esenciales y se incubaron por siete días a 37°C y 5% de CO2. Cada 24 horas se

tomaron 200 µl del sobrenadante de cultivo y se adicionó la misma cantidad de medio fresco para

mantener un volumen de cultivo constante, así mismo, se monitorearon las células para evidenciar

algún efecto citopático ocasionado; los sobrenadantes extraídos fueron rotulados y almacenados a

-80°C.

3.11. Ensayo de placa y cinética de crecimiento viral

Las muestras de virus tomadas se titularon en platos de 24 pozos con células Vero. Platos

con células previamente establecidas y confluentes, se inocularon con 0.1 ml de diluciones seriadas

1:10 (1x10-1 a 1x10-5) del sobrenadante y fueron incubados por una hora a 37°C y 5% de CO2.

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Posteriormente, el inoculo fue removido y se adicionó a cada pozo 1 ml de Carboximetilcelulosa

(CMC) suplementada con FBS al 2%; los platos se mantuvieron en incubación por 4 días a 37°C

con 5% de CO2. Transcurrido este tiempo, se descartó la CMC y se agregó a cada pozo 1 ml de

paraformaldehído (PFA) al 3.7% por 15 min. El PFA adicionado se descartó y se realizó un lavado

con 1 ml de buffer fosfato salino (Phosphate Buffered Saline - PBS), luego se adicionó 1 ml de

cristal violeta y se incubó por 30 min a temperatura ambiente. Finalmente se lavaron las placas con

agua destilada y se dejaron secar toda la noche.

Para el cálculo del título viral, se contaron las calvas o placas presentes en la monocapa de

células de la última dilución en la que fue posible identificar placas individuales. El título viral se

calculó con la siguiente fórmula:

𝑇í𝑡𝑢𝑙𝑜 𝑉𝑖𝑟𝑎𝑙 =[(𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠) ∗ (𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛)]

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛ó𝑐𝑢𝑙𝑜(𝑚𝑙)

Se construyeron curvas de crecimiento (título viral versus tiempo) con el software

GraphPad Prism7 (versión de prueba). Para la comparación de las cinéticas de crecimiento de cada

virus se aplicó un análisis de varianza para múltiples comparaciones.

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4. RESULTADOS

4.1 Caracterización genética de COL345Si

La longitud total obtenida del genoma de COL345Si fue de 10706 nucleótidos, que incluye

toda la región codificante y parte de las regiones no codificantes (Tabla 5). La frecuencia de los

nucleótidos (nt) en el genoma varió entre 2284 nt (Uracilo 21.3%) y 3122 nt (Guanina 29.2%); con

un porcentaje de Guanina-Citosina (G-C) del 51% (Figura 3) y una mayor proporción de purinas

(A+G: 56.6%) que de pirimidinas (U+C: 43.4%). La secuencia se encuentra depositada en

GenBank con el siguiente número de acceso: MH179341.

Tabla 5. Frecuencia de nucleótidos en el genoma viral de la cepa COL345Si.

Región

Genómica nt A U C G Pu/Py

Completa 10706 2934 (27.4 %) 2284 (21.3 %) 2366 (22.1 %) 3122 (29.2 %) 1.302

ORF 10272 2817 (27.4 %) 2208 (21.5 %) 2250 (21.9 %) 2997 (29.2 %) 1.304

5´ UTR 40 9 16 4 11 -

3´ UTR 394 108 60 112 114 -

5´+3´ UTR 434 117 (27 %) 76 (17.5 %) 116 (26.7 %) 125 (28.8 %) 1.26

A: Adenina; U: Uracilo; C: Citosina; G: Guanina; Pu/Py: Relación purina-pirimidina.

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Figura 3. Distribución del contenido de G-C en el genoma viral de la cepa COL345Si. Líneas en

azul indican el contenido de G-C.

4.2 Cambios nucleotídicos y aminoacídicos

Al comparar la secuencia genómica del aislado más antiguo del continente americano

(Brasil2015; GenBank: KY558989.1), con secuencias reportadas desde la introducción de ZIKV a

Brasil hasta la fecha (174 secuencias incluidas en este estudio), se evidenció un alto número de

variaciones nucleotídicas en todo el genoma (982 cambios), con mayor frecuencia en genes que

codifican para las proteínas no estructurales NS1, NS3 y NS5. Al comparar Brasil2015 con la

secuencia de la cepa del estudio COL345Si, se encontraron 17 sustituciones nucleotídicas, de las

cuales cuatro condujeron a mutaciones en las proteínas de la cápside (D428E), NS1 (R3459W;

V3534M) y 2K (M6866I) (Figura 4). Las mutaciones D428E y R3459W, se encontraron en menor

frecuencia que el resto: 0.2 (35/174 aislados) y 0.18 (31/174 aislados) respectivamente; la primera

sustitución (D428E) se encontró en algunos aislados de Brasil, República Dominicana y

Venezuela, así como en todas las cepas aisladas de Colombia, Martinica y Panamá; la segunda

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sustitución (R3459W) se presentó en los aislados mencionados anteriormente para la primera

sustitución, a excepción de las cepas de Brasil.

Figura 4. Cambios nucleotídicos de secuencias de ZIKV aisladas en América en comparación con

la secuencia disponible más antigua del continente (Brasil2015; GenBank: KY558989). La

frecuencia corresponde a la proporción de los 174 genomas incluidos en el estudio, que comparten

una variación en el genoma con respecto a Brasil2015 (barras de color gris). Las barras en rojo y

escarlata representan sustituciones sinónimas y no sinónimas que están presentes en la secuencia

de COL345Si.

En el alineamiento de secuencias de aislados procedentes de Colombia, en comparación

con el aislado más antiguo disponible del país (Bolívar2015; GenBank: KX548902.1), se evidenció

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un menor número de variaciones nucleotídicas, y con respecto a COL345Si se presentaron 13

substituciones de las cuales 11 ocurrieron con alta frecuencia y seis condujeron a mutaciones no

sinónimas en las proteínas NS1 (Y3345H; L3390T), NS2A (K3802R), NS3 (H5445N; D5448Y) y

NS5 (E10192G). Se identificaron dos sustituciones sinónimas con una frecuencia inferior al 20%

en los genes prM y NS2B, que se encontraron presentes sólo en la secuencia con acceso a GenBank:

KY317937.1 y la secuencia del estudio COL345Si (Figura 5).

Figura 5. Cambios nucleotídicos en los genomas de ZIKV aislados en Colombia, con respecto a

la secuencia más antigua del país (Bolívar2015; GenBank: KX548902.1). La frecuencia

corresponde a la proporción de los 13 genomas incluidos en el estudio, que comparten una

variación con respecto a Bolívar2015. Las barras en rojo y escarlata representan sustituciones

sinónimas y no sinónimas de nucleótidos que están presentes en la secuencia de COL345Si.

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43

Se estimó una tasa de transición y transversión de 8.85 y se observó una alta frecuencia de

sustituciones de Citosina a Timina (C-T) y Timina a Citosina (T-C) en las tres posiciones del codón

que varío entre un 23% y un 38% (Figura 6).

Figura 6. Frecuencia de la sustitución nucleotídica estimada para las tres posiciones del codón en

genomas de ZIKV aislados en América.

La comparación de los aislados virales de humanos y mosquitos en las Américas, con la

cepa P6-740 aislada en Malasia (GenBank: KX377366.1), permitió detectar 40 substituciones

aminoacídicas en toda la poliproteína viral y evidenciar tres nuevas variaciones exclusivas en cepas

aisladas en Colombia y algunas del Caribe, Brasil, Panamá y Venezuela. Los tres nuevos cambios

ocurrieron en el residuo 170 de la proteína de la cápside, 1118 de NS1 y 3353 de NS5, en las que

se presentó un cambio de Ácido aspártico por Ácido glutámico (D107E), Arginina por Triptófano

(R1118W) y Treonina por Alanina (T3353A), respectivamente (Figura 7). Una de las secuencias

aisladas de humanos (GenBank: KX247646.1), no presentó la variación T3353A en NS5. Las

regiones menos variables en cepas del linaje asiático desde su divergencia en Malasia, fueron las

proteínas M, NS2B y NS4A, que desde su paso por Oceanía hasta el brote en las Américas, no

presentaron cambios de aminoácidos.

0

10

20

30

40

50

A >

C

C >

A

A >

T

T >

A

C >

G

G >

C

G >

T

T >

G

A >

G

G >

A

C >

T

T >

C

A >

C

C >

A

A >

T

T >

A

C >

G

G >

C

G >

T

T >

G

A >

G

G >

A

C >

T

T >

C

A >

C

C >

A

A >

T

T >

A

C >

G

G >

C

G >

T

T >

G

A >

G

G >

A

C >

T

T >

C

Pro

bab

ilid

ad d

e su

stit

uci

ón

1era posición codón 2da posicioón codón 3ra posición codón

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Figura 7. Cambios aminoacídicos en las proteínas de cepas de ZIKV pertenecientes al linaje asiático. Se realizó una comparación de

los cambios aminoacídicos de las cepas aisladas en América (azul claro), Colombia (azul) y Oceanía (rojo), con respecto a la cepa P6-

740 aislada en Malasia en 1966 (naranja). Mutaciones únicas en cepas aisladas en Colombia se representan con el color azul oscuro.

/M C

107

123

139

143

153

446

683

763

777

982

1058

1080

1095

1118

1232

1263

1289

1780

1781

1902

1974

2086

2283

2286

2295

2318

2367

2449

2453

2455

2634

2659

2715

2749

2787

2795

2802

2896

2909

3046

3050

3107

3162

3167

3223

3239

3353

3362

3387

MEX/2016/KY648934.1 . A N E M T E M M V M . . . . . V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K . N D H . . N

MEX/2015/KX247632.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

USA/2016/KY014322.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

HTI/2016/MF384325.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

COL/2015 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

MYS/1966/KX377336.1 D V S K V I D V T A V H T R R V A N Y N M Y G M M L M I V L T S L I A L V N H T K R P S S Y T G D

PYF/2013/KJ776791.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S M P . T V M I S . I R K S N D H . . N

BRA/2015/KX197192.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . . F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

BRA/2016/KY558999.1 E A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

COL/2015/KU820897.5 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317936.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S L I F I V I S V P . T V M I T . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317937.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F . V I S V P . T V M I S Y I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317938.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317939.1 E A K E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317940.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY785417.1 E A - E - - E - - - - - - - - - - - - H L - S . I F I V I S V P M - V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY785466.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . - H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . - R K S N D H A . N

COL/2016/KY785477.1 E A N E M - E - - - - . . W . A V . . H - - - - - - - - - - - - . T V M I S . - - K S N - - - . -

COL/2016/KY785469.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P M T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2015/KX548902.1 E A N E M T E M M V M Y L W K A V H D H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A E N

COL/2016/KX247646.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

DOM/2016/KY014305.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

DOM/2016/KY014303.2 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

HTI/2014/KY415991.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

MTQ/2015/KU647676.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

PAN/2015/KX156774.2 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

PRI/2016/KU501215.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

SUR/2016/KY348640.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

USA2016/KY014303.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

VEN/2016/KX893855.1 E A N E M T E M M V M . P W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

VEN/2016/KY693680.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F . V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

HU

MA

NO

NS3

AISLADOS LINAJE ASIÁTICO

NS4B NS5M

OS

QU

ITO

HU

MA

NO

pr E NS1C

107

123

139

143

153

446

683

763

777

982

1058

1080

1095

1118

1232

1263

1289

1780

1781

1902

1974

2086

2283

2286

2295

2318

2367

2449

2453

2455

2634

2659

2715

2749

2787

2795

2802

2896

2909

3046

3050

3107

3162

3167

3223

3239

3353

3362

3387

MEX/2016/KY648934.1 . A N E M T E M M V M . . . . . V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K . N D H . . N

MEX/2015/KX247632.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

USA/2016/KY014322.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

HTI/2016/MF384325.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

COL/2015 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

MYS/1966/KX377336.1 D V S K V I D V T A V H T R R V A N Y N M Y G M M L M I V L T S L I A L V N H T K R P S S Y T G D

BRA/2015/KX197192.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . . F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

BRA/2016/KY558999.1 E A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

COL/2015/KU820897.5 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317936.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S L I F I V I S V P . T V M I T . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317937.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F . V I S V P . T V M I S Y I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317938.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317939.1 E A K E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY317940.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY785417.1 E A - E - - E - - - - - - - - - - - - H L - S . I F I V I S V P M - V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2016/KY785466.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . - H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . - R K S N D H A . N

COL/2016/KY785477.1 E A N E M - E - - - - . . W . A V . . H - - - - - - - - - - - - . T V M I S . - - K S N - - - . -

COL/2016/KY785469.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P M T V M I S . I R K S N D H A . N

COL/2015/KX548902.1 E A N E M T E M M V M Y L W K A V H D H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A E N

COL/2016/KX247646.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

DOM/2016/KY014305.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

DOM/2016/KY014303.2 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

HTI/2014/KY415991.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

MTQ/2015/KU647676.1 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

PAN/2015/KX156774.2 E A N E M T E M M V M . . W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H A . N

PYF/2013/KJ776791.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S M P . T V M I S . I R K S N D H . . N

PRI/2016/KU501215.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

SUR/2016/KY348640.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

USA2016/KY014303.2 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

VEN/2016/KX893855.1 E A N E M T E M M V M . P W . A V . . H L H S . I F I V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

VEN/2016/KY693680.1 . A N E M T E M M V M . . . . A V . . H L H S . I F . V I S V P . T V M I S . I R K S N D H . . N

NS3

AISLADOS LINAJE ASIÁTICO

NS4B NS5M

OS

QU

ITO

HU

MA

NO

pr E NS1 NS2A

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4.3 Determinación de la estructura secundaria de 3’ UTR

Para analizar los posibles cambios estructurales en regiones no codificantes, se realizó la

predicción de la estructura secundaria de 3’ UTR de las cepas virales: COL345Si (Colombia),

PRVABC59 (Puerto Rico) y P6-740 (Malasia). La cepa P6-740 formó patrones de plegado distintos

a PRVABC59 y COL345Si, mientras que estos últimos fueron similares entre sí. En 3’ UTR de los

virus de América se encontró una mayor longitud en la región que sigue al codón de parada, con

15 nucleótidos para las cepas contemporáneas en comparación de 12 nucleótidos en la cepa

ancestral (P6-740), por lo que la horquilla I (SLI) del dominio I en PRVABC59 y COL345Si es

más corta. Además, se observó un cambio en SLIII en el dominio II, que a diferencia de la cepa de

Malasia, en las cepas contemporáneas se reduce el tamaño del bucle en el tallo y este se forma más

distal del asa. El dominio III fue el más conservado entre los aislados (Figura 8).

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Figura 8. Estructura secundaria de la región 3’ UTR de cepas aisladas de humanos y mosquitos.

Cambios en las horquillas SLI y SLIII señalado de color verde y rojo, respectivamente. Los 34

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nucleótidos que no fueron posible secuenciar en la región 3’ UTR de COL345Si, se

complementaron a partir de la secuencia reportada de un aislado de Barranquilla, Colombia

(GenBank: KU820897.5) y se encuentran representados en color azul.

4.4 Análisis filogenético y estimaciones por reloj molecular

Con el fin de evaluar la relación entre el aislado COL345Si y los aislados de ZIKV que se

han obtenido a partir de mosquitos, se realizó una reconstrucción filogenética por el método ML.

El árbol resultante mostró que dentro del linaje asiático ocurren dos agrupaciones distintas: las

cepas aisladas en los brotes de países de América y aquellas aisladas en Singapur, a pesar de que

ocurrieron en el mismo año. COL345Si se encontró dentro del grupo de los aislados de países de

América perteneciente al linaje asiático, cercano a cepas de Haití y México, también aisladas de A.

aegypti en 2016. Las cepas africanas se agruparon en dos clados correspondientes al linaje africano

occidental con cepas de Senegal, y al linaje oriental con cepas de República Centroafricana y

Uganda (Figura 9).

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Figura 9. Árbol filogenético construido con secuencias de genomas completos de ZIKV aislados

de mosquitos y primates no humanos. COL345Si se encuentra señalado por la flecha de color rojo.

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La segunda reconstrucción filogenética por ML incluyó secuencias de ZIKV del linaje

asiático aislados de América, y cuatro secuencias de países de Asia y Oceanía, estas últimas

sirvieron como grupo externo (Figura 10a). Esta reconstrucción se realizó para (1) evaluar la

aplicabilidad del modelo de reloj molecular en las secuencias seleccionadas con el fin de realizar

inferencias filogenéticas y (2) definir clados de agrupación con los que se podrían determinar

tiempos de divergencia y hacer comparaciones con estimaciones previamente reportadas. El

análisis de regresión “root-to-tip” en TempEst mostró una asociación positiva moderada (R2: 0.55),

entre la distancia genética y las fechas de aislamiento de las cepas de ZIKV incluidas en el estudio,

lo que junto con la inspección visual del diagrama de dispersión obtenido (Figura 10b), demuestran

la existencia de señal temporal en las secuencias y la posibilidad de aplicar el modelo de reloj

molecular para hacer inferencias filogenéticas.

De acuerdo al árbol filogenético resultante del análisis ejecutado en BEAST, se encontró

que las cepas aisladas en Brasil se agruparon en diferentes clados del árbol. Se evidenciaron

grandes clados conformados por cepas de Brasil, Honduras y una rama mixta con secuencias de

República Dominicana, Jamaica y Estados Unidos (Figura 11); así mismo, se observó un clado

formado por secuencias de Colombia y cepas correspondientes a la isla de Martinica, Panamá,

República Dominicana y Venezuela. COL345Si se agrupó con la cepa más antigua de Colombia,

obtenida de una muestra humana tomada en el departamento de Bolívar (GenBank: KX548902) y

con cepas aisladas en la isla de Martinica (Figura 12).

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Figura 10. Árbol de Máxima Verosimilitud generado con genomas de ZIKV. A. En el árbol las

secuencias están coloreadas con base al país de origen. B. Regresión lineal de raíz a punta (Root-

to-Tip). La tasa de sustitución de todo el árbol está indicada por la pendiente de la regresión lineal.

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Figura 11. Reconstrucción filogenética de ZIKV en las Américas con reloj molecular. Árbol de

MCC generado con BEAST. Los recuadros muestran los cambios aminoacídicos en cada uno de

los clados. Las cepas se encuentran coloreadas con base al país de origen.

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Figura 12. Detalle del clado formado por cepas de ZIKV aisladas en Colombia, isla de Martinica,

Panamá, República Dominicana y Venezuela, en el árbol de MCC generado con BEAST.

Con el análisis filogenético por inferencia bayesiana con reloj molecular relajado y

coalescencia bayesiana skyline, se estimó que la introducción de ZIKV en las Américas se dio en

febrero de 2014 (95% Hightest Posterior Density - HPD: agosto de 2013 y julio de 2014). En

Colombia el tiempo probable de llegada del virus fue marzo de 2015 (95% HPD: enero de 2015 y

junio de 2015), extendiéndose el brote en esa misma fecha hacia islas del Caribe y Honduras

(Figura 11). La tasa de sustitución en el brote de América se estimó de 1.18x10-3

sustituciones/sitio/año (95% HPD: 1x10-3 – 1.37x10-3).

La red filogenética, al igual que el árbol filogenético antes mostrado, evidencia la

separación en dos grupos de las secuencias de Brasil, además de la agrupación en nodos distintos

de secuencias aisladas del Caribe y Estados unidos y las secuencias de Colombia (Figura 13).

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Figura 13. Red filogenética de aislados de ZIKV pertenecientes al linaje asiático.

4.5 Cinética de crecimiento viral

Los resultados de la cinética de crecimiento mostraron una replicación activa de COL345Si

en todas las líneas celulares utilizadas. Al comparar las curvas, se evidenció que hubo diferencias

en la replicación viral con relación a la línea celular y la cepa, independientemente del linaje.

En células Vero, las curvas generadas por todas las cepas de ZIKV estudiadas, incluida

COL345Si, evidenciaron un patrón similar: las cepas se comportaron igual después del tercer día

de infección y no mostraron diferencias estadística con relación a la replicación (p-valor = 0.1199),

con una alta producción viral a los cuatro días post infección que varío entre 6.3 Log10 PFU/ml y

6.5 Log10 PFU/ml. Para las células BHK-21 hubo diferencia en la producción viral (p-valor =

0.0007): las cepas COL345Si y PRVABC59 presentaron un crecimiento exponencial hasta el final

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del experimento y produjeron un número menor de partículas infecciosas (5.6 y 5.1 Log10 PFU/ml,

respectivamente), en comparación con MR766 (6.4 Log10 PFU/ml) y H/PF/2013 (6.5 Log10

PFU/ml); estas últimas al cuarto día de la infección presentaron disminución de sus títulos virales.

En la infección de células C6/36 los virus mostraron un patrón similar, pero con respecto a la

producción de partículas infecciosas si hubo diferencia (p-valor = 0.0023); durante el experimento

COL345Si mantuvo títulos virales bajos a diferencia de las otras cepas estudiadas (Gráfica 1).

Gráfica 1. Cinética de crecimiento in vitro de cepas de ZIKV en diferentes líneas celulares. Las

gráficas representan curvas de crecimiento de múltiples pasos de cuatro virus: COL345Si,

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H/PF/2013, MR766 y PRVABC59 en tres líneas celulares distintas (Vero, BHK-21 y C6/36).

La progresión de efecto citopático en cada infección se correlacionó con la cinética de

crecimiento de cada virus (evidenciado en las curvas de crecimiento), es decir, a mayor muerte

celular observada, mayor título viral fue cuantificado en el ensayo de placa. El efecto citopático en

las células C6/36 y BHK-21 se evidenció a partir del día tres, mientras que en las células Vero a

partir del día dos después de la infección. Se observó que en la línea celular C6/36 el efecto

citopático causado por la cepa COL345Si fue menor (Figura 14), mientras que en las células Vero

y BHK-21 hubo mayor muerte celular, específicamente por la infección de MR766 y H/PF/2013

(Figura 15).

Figura 14. Efecto citopático causado por la replicación viral en células C6/36 en el día 7 post-

infección. A. Control. B. COL345Si. C. PRVABC59. D. H/PF/2013. E. MR766.

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Figura 15. Efecto citopático causado por la replicación viral en células Vero y BHK21 en el día 4 post-infección. Células Vero: A.

Control. B. COL345. C. H/PF/2013. D. MR766. E. PRVABC59. Células BHK-21: F. Control. G. COL345Si. H. H/PF/2013. I. MR766.

J. PRVABC59.

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5. DISCUSIÓN

El estudio del genoma de COL345Si, muestra una mayor proporción de purinas que

pirimidinas y se ha demostrado que esto causa un uso preferente de codones ricos en Adenina o

Guanina en ZIKV (van Hemert & Berkhout, 2016); lo anterior, es consistente con estudios que

demuestran una alta variación en el uso de codones dependiendo de la composición de nucleótidos

en el genoma viral (Jenkins & Holmes, 2003). El porcentaje G-C tuvo una tendencia estable en

todo el genoma y puede influenciar en que se codifiquen con mayor frecuencia aminoácidos como

Glicina y Alanina en las proteínas virales, debido a que estos poseen un alto porcentaje intrínseco

de G-C (van Hemert & Berkhout, 2016).

La comparación de la cepa P6-740, con los aislados de ZIKV en América, permitió detectar

40 cambios aminoacídicos, de los cuales 35 fueron identificados previamente por Wang et al.

(2016) y Petterson et al. (2016). En este trabajo se identificaron cinco nuevos cambios

aminoacídicos en la proteína de la cápside (D107E), Envoltura (I446T), NS1 (R1118W), NS2A

(V1263A) y NS5 (T3353A). Dos cambios fueron adquiridos por ZIKV en su paso por Asia, una

sustitución en el residuo 446 de la proteína E (Isoleucina por Treonina) y en el residuo 1263 de

NS2A (Valina por Alanina), que no se reportaron anteriormente por falta de datos nucleotídicos en

la secuencia de Malasia utilizada. En conjunto con los datos filogenéticos, se demostró que la

mutación en la proteína de la cápside (D107E), reportadas para cepas de Colombia, se adquirió

desde la cepa ancestral proveniente de Brasil, y posteriormente en la introducción al país, el virus

adquirió las sustituciones aminoacídicas en las proteínas no estructurales NS1 (R1118W) y NS5

(T3353A).

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En el citoplasma, luego de la liberación del material genético, los aminoácidos hidrofílicos

de la cápside se unen al ARN y los residuos hidrofóbicos interactúan con la membrana viral

(Lobigs, 1993); en la mutación D107E, se conservó el tipo de aminoácido hidrofóbico, lo que

posiblemente no pudo afectar la interacción Cápside-Membrana viral. En las variaciones de las

proteínas NS1 (R1118W) y NS5 (T3353A), se presentaron cambios de aminoácidos de tipo

hidrofílico a hidrofóbico. El cambio de aminoácido en NS1 ocurrió en la región carboxilo terminal,

la cual posee un dominio continuo de láminas beta (Xu et al., 2016). La proteína NS1 glicosilada

dentro de la célula se une con lípidos, forma homodímeros y desarrolla tres funciones distintas: la

formación del complejo de replicación viral, la unión a la membrana de las células infectadas y

evasión de la respuesta inmune (Gutsche et al., 2011; Muller et al., 2012). NS1 es la única proteína

no estructural secretada al espacio extracelular como lipoproteína hexamérica (trímeros de

dímeros), por lo que el permanente contacto con el sistema inmune del hospedero, provoca una

presión selectiva de poblaciones de virus con mutaciones que puedan evadir esta respuesta inmune.

Por otra parte, la mutación en NS5 ocurrió en el dominio ARN polimerasa dependiente de ARN,

con alto número de estructuras de láminas alfa (Duan et al., 2017). Estas mutaciones puntuales en

las proteínas podrían modificar la estructura secundaria y por ello las propiedades fisicoquímicas

del entorno proteico. Al observar la fijación de estas sustituciones en la progenie viral, se podría

presumir que funcionalmente estas variaciones pudieron mejorar la replicación viral y evasión de

la respuesta inmune.

La cepa aislada en Bolívar mostró sustituciones aminoacídicas que no se presentaron en las

demás cepas aisladas en Colombia, estas mutaciones posiblemente fueron adquiridas por la cepa

en su circulación por el departamento; lo que sugiere que, aunque sea el aislado más antiguo del

país, no es el fenotipo representativo de los primeros establecimientos del virus, probablemente la

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cepa original no tuvo tales sustituciones. Se observó una mutación adicional en la cepa ZC204Se

(GenBank: KY317939), que presentó una variación en la proteína pr (N139K); este cambio puede

ser relevante debido a que hubo una mutación anterior en la misma posición (S139N), que demostró

un aumento en la virulencia por la mejora en la replicación viral (Yuan et al., 2017). Se cree que

esta región del genoma puede controlar el tropismo del virus como ocurre con el Virus del Nilo

Occidental (Davis et al., 2006). Por la formación de heterodímeros de prM con la proteína E, los

cuales están anclados en la membrana lipídica y participan en la entrada del virus a la célula, es

viable que esta alteración pueda crear algún cambio conformacional en la proteína de envoltura y

generar viriones capaces de interactuar con nuevos receptores celulares.

La identificación de las variaciones en el genoma del virus en muestras aisladas de humanos

y mosquitos, brindarían información para comprender la replicación viral y la dinámica de la

transmisión. Los alineamientos de secuencias de la región codificante del genoma, para la

comparación de las cepas aisladas de humanos con las aisladas de mosquitos, evidenciaron

mutaciones nucleotídicas, pero estas no condujeron a cambios en las secuencias aminoacídicas

(Figura 7). La región 3’ UTR del genoma desempeña un papel importante en la síntesis viral,

debido a que es el sitio para la iniciación de la síntesis de ARN mediante la unión del extremo 5’,

para formar el complejo replicativo (Villordo & Gamarnik, 2009); adicionalmente se ha

demostrado cambios en la estructura 3’ UTR de DENV, considerados como una adaptación rápida

al hospedero (humano o mosquito) (Filomatori et al., 2017). El análisis de la estructura secundaria

del 3’ UTR mostró cambios en la cepa P6-740 de Malasia, en comparación con COL345Si, aun

cuando las dos fueron aisladas de mosquitos; sin embargo, la cepa contemporánea COL345Si es

prácticamente idéntica a PRVABC59, a pesar de que fueron aisladas de diferentes hospederos

(Figura 8). Por lo anterior, se podría presumir que si existieron mutaciones que ayudaron a la

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mejora en la transmisión y replicación viral dadas en la región 3’ UTR, fueron adquiridas antes de

la introducción en las Américas, probablemente en la Polinesia Francesa, al considerar que se

comparte la misma especie vector (A. aegypti) (Richard, Paoaafaite, & Cao-Lormeau, 2016).

También, teniendo como base estudios más profundos de regiones no codificantes (Zhu et al.,

2016) y los resultados obtenidos, podríamos presumir que las variaciones en la región 3’ UTR

pudieron influenciar en el aumento de la replicación viral y neurovirulencia, pero no fueron tan

determinantes como las mutaciones presentadas en la región codificante.

La agrupación de las cepas con el árbol construido por ML, mostró que COL345Si comparte

una mayor homología con las cepas aisladas en América, lo que indica que pertenece al linaje

asiático (Figura 10). A pesar de la replicación viral de COL345Si en células Vero para su

aislamiento, esta cepa viral no presentó cambios aminoacídicos con respecto a cepas de ZIKV

aisladas y secuenciadas directamente de muestras humanas en Colombia (Figura 7).

La reconstrucción filogenética sustenta que los brotes generados en los países del continente

americano se originaron desde Brasil, debido a que cepas de este país se encuentran en los nodos

más ancestrales de los diferentes clados del árbol. Al parecer la expansión desde Brasil comenzó

en primer lugar hacia el Caribe (República Dominicana y Haití), en mayo y julio de 2014, y luego

se propagó hacia los demás países (Figura 11). Todos los aislados de Colombia tienen un origen

de cepas de Brasil aisladas en el Estado de Pernambuco, por lo que se presume que la introducción

fue desde esta región costera; Brasil y Colombia tienen un alto flujo migratorio de

aproximadamente 16000 ingresos por año (Ministerio de Relaciones Exteriores, 2018), sin

embargo, no se descarta la posibilidad de introducción del virus desde otros países. Los resultados

además respaldan lo expuesto por el Ministerio Nacional de Salud, quienes a partir de datos

epidemiológicos indican que la entrada del virus a Colombia se dio por la Región Caribe, con

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extensión hacia el sur del país (Ministerio de Salud y Protección Social, 2015), así mismo, el árbol

filogenético muestra en el clado de Colombia, a la cepa aislada en el departamento de Bolívar como

ancestro común y a COL345Si como la segunda cepa más ancestral, con posterior divergencia a

los virus aislados en el departamento de Cundinamarca y Santander.

La evidencia filogenética generada en este estudio, también indica que desde Colombia se

dio la introducción del virus a la isla de Martinica, debido a que la secuencia se agrupó con la cepa

del departamento de Bolívar, lo que difiere de lo expuesto por Lahon et al. (2016); además, se

puede evidenciar que el virus también fue exportado hacia Panamá, República Dominicana y

Venezuela. En el árbol, todas las secuencias aisladas de isla de Martinica y Panamá se agruparon

en el clado de Colombia, lo que infiere que los brotes generados en estos dos países fueron

originados desde Colombia, muy probablemente desde la Costa Atlántica. Con respecto a cepas

aisladas en República Dominicana y Venezuela, además de agruparse en el clado de Colombia,

también se encontraron secuencias en otros clados, lo que evidencia múltiples introducciones del

virus en estos países, originalmente desde Brasil y luego desde Colombia. Otros casos importados

desde Colombia se han reportado hacia países como Perú, con tres casos notificados de los cuales

uno fue procedente del departamento de Antioquia (Aspilcueta-Gho et al., 2017; Ministerio de

Salud del Perú, 2016). Debido a que las infecciones por arbovirus se están convirtiendo en un

problema de salud pública mundial, la importancia de identificar el origen de la transmisión, servirá

como datos útiles para evitar la propagación de nuevos brotes, en este caso de ZIKV o para la

prevención de la entrada de nuevos virus al país.

La estimación del tiempo de llegada de ZIKV a Brasil (febrero 2014), fue igual a la

reportada por Faria et al. (2017) y Metsky et al. (2017), sin embargo, la fecha de introducción para

Colombia fue más temprana en el estudio (marzo de 2015), incluso siete meses antes de la

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notificación de los primeros casos por el Ministerio de Salud. En esta fecha, el país se encontraba

en la fase epidémica de CHIKV (Instituto Nacional de Salud, 2015), lo que indica que posiblemente

hubo una circulación simultánea de este virus con ZIKV y DENV, este último por su circulación

endémica (Mendez et al., 2012). Es probable que los primeros casos de ZIKV hayan sido

confundidos con infección por CHIKV o DENV, debido a su presentación clínica similar, como

fiebre, mialgia, dolor de cabeza, artralgia y sarpullido (Staples, Breiman, & Powers, 2009); por lo

que el diagnóstico certero en su momento pudo ser importante para el caso de ZIKV, por la

asociación de la infección en mujeres embarazadas con el desarrollo de microcefalia. La estimación

de los tiempos llegada del virus a Brasil y a Colombia son confiables, debido a que en el estudio

también se estimó el tiempo de divergencia de diferentes clados del árbol y estos fueron similares

a los reportados por Metsky et al. (2017), a diferencia del clado Colombia el cual se calculó dos

meses antes, posiblemente por el uso en este estudio de cepas como las aisladas en Bolívar y

Sincelejo, no incluidas por los autores.

La tasa evolutiva de ZIKV obtenida no difiere de las estimaciones recientemente

publicadas, que varían entre 9.78x10-4 y 1.43x10-3 sustituciones/sitio/año (Faria et al., 2016;

Metsky et al., 2017). ZIKV presenta las tasas de sustitución más altas en comparación a las

reportadas para otros flavivirus (Sall et al., 2010); se cree que estas estimaciones son tan altas

debido a que se han medido en un lapso de tiempo relativamente corto y por lo tanto se incluye una

alta proporción de mutaciones medianamente deletéreas, que no han sido removidas a través de

procesos de selección purificadora (Metsky et al., 2017); esta alta variabilidad le ha permitido a

ZIKV adaptarse a diferentes condiciones, siendo la causa de que haya conquistado diferentes

ambientes y sea considerado un virus emergente. ZIKV también mostró una alta tasa de transición

a transversión, con un mayor número de transiciones, específicamente de pirimidina a pirimidina

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(C a T o T a C), por lo que posiblemente este sesgo de las transiciones sobre las transversiones será

muy sensible a la saturación mutacional.

SplitsTree es un programa alternativo e informativo para el análisis y visualización de datos

evolutivos. En la gráfica generada con este programa, se evidenció una separación de las secuencias

en cuatro clados; esto se debe a mutaciones únicas adquiridas por las cepas agrupadas. En el clado

de secuencias de Estados Unidos y el Caribe, las secuencias presentaron mutaciones en la proteína

NS1 (M1143V) y NS5 (I2842V; T3326I; D3398E); por el contrario, las secuencias de Brasil que

se separan del clado principal mostraron un mayor número de mutaciones en la proteína de la

cápside (D107D/E), NS1 (V988V/A), NS2A (V1273V/A), NS2B (A1394A/T) y NS5 (Y2722Y/H;

H2962H/Y; K3100K/R). Por su parte, la separación de secuencias de Colombia se dio por las tres

mutaciones mencionadas anteriormente: D107E en la proteína C, R1118W en NS1 y T3353A en

NS5.

Para comprender los posibles efectos generados por las substituciones aminoacídicas

presentadas en cepas de Colombia, se procedió a la infección in vitro de COL345Si. Al igual que

otras cepas de ZIKV, COL345Si infecta varias líneas celulares y causa efectos citopáticos típicos

(desprendimiento de células y formación de placas). La cinética de crecimiento en células Vero fue

similar con todas las cepas virales (COL345Si, PRVABC59, H/PF/2013 y MR766), lo anterior

puede ser explicado por la deficiencia en la producción de Interferones alfa y beta (IFN-α y IFN-

β) de esta línea celular, que representa uno de los principales mecanismos de defensa del sistema

inmune innato en mamíferos contra infecciones virales (Desmyter, Melnick, & Rawls, 1968), lo

que en consecuencia facilitaría la replicación viral sin presentarse diferencia alguna entre cepas.

La producción de partículas infecciosas en células C6/36 no fue tan eficiente como en

células Vero, a pesar de que estas presentan una respuesta deficiente de ARN interferente (ARNi)

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(Brackney et al., 2010), principal mecanismo de respuesta a la infección viral por parte de los

invertebrados. El sitio de N-glicosilación en la proteína viral E, tiene como función el ensamblaje

y liberación de los virus (Beasley et al., 2005), se ha demostrado que la presencia del sitio de

glicosilación reduce la infectividad en las células C6/36, mientras que la aumenta en las células

BHK-21 y QT6 (Hanna et al., 2005; Lee, Leang, Davidson, & Lobigs, 2010). Todas las cepas

utilizadas presentan sitio de glicosilación N en la posición 154 de la proteína E (Fontes-Garfias et

al., 2017), lo que puede explicar el comportamiento de la curva en C6/36, línea celular en la que se

produjo además de un bajo título viral, menor efecto citopático. Según la curva en las células C6/36,

la infección se puede extender por muchos más días a diferencia de células Vero, línea celular en

que decaen los títulos virales en el quinto día. Aunque se evidencia muerte celular, un porcentaje

de células sobrevive y permite que se continúe la propagación viral; posiblemente en la naturaleza

los mosquitos pueden mantener una infección persistente, prolongando el contacto del virus con el

hospedero.

Algunas investigaciones exponen que la replicación de ZIKV difiere con respecto al linaje,

con una mayor producción de partículas virales y muerte celular por parte de cepas del linaje

africano (Anfasa et al., 2017), sin embargo, en la curva de crecimiento en células BHK21, se

demuestra un comportamiento similar de la cepa africana (MR766) y la cepa asiática (H/PF/2013).

La alta carga viral, eficiencia en la replicación y muerte celular causada por la cepa asiática

H/PF/2013 (comparables a lo observado con la cepa MR766), puede entonces corresponder a la

adquisición de mutaciones adaptativas a diferentes líneas celulares, por efecto del alto número de

pases en laboratorio a los que se ha sometido esta cepa viral desde su aislamiento; contrario a lo

observado con las cepas COL345Si y PRVABC59, quienes fueron aisladas más recientemente y

cuyo historial de pases es reducido.

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Con excepción de la curva de crecimiento en células Vero, COL345Si produjo un menor

número de partículas infecciosas comparado con las otras cepas estudiadas, por lo que no fue

posible evidenciar mediante las pruebas in vitro realizadas, que efectos pudieron producir los

cambios aminoacídicos adquiridos en Colombia, con respecto a la capacidad replicativa o por el

contrario posiblemente las mutaciones fueron de tipo neutral.

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6. CONCLUSIÓN

Se identificaron dos nuevas mutaciones en el genoma adquirida por ZIKV en Colombia,

adicional a las anteriormente reportadas, que condujeron a un cambio de Arginina por

Triptófano en el residuo 1118 de la proteína NS1 (R1118W) y de Treonina a Alanina en el

residuo 3353 (T3353A) en la proteína NS5.

Se estimó que el tiempo de llegada de Zika a Colombia fue en marzo de 2015, con un

posible origen de introducción desde el estado de Pernambuco, Brasil.

La cinética de crecimiento de COL345Si en dos líneas celulares de mamíferos y una de

mosquito, mostró que este aislado presentó una menor replicación viral en células BHK-21

que en células Vero y C6/36.

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7. RECOMENDACIONES

Modelar in silico las proteínas en las que se detectaron las mutaciones adquiridas por ZIKV

en Colombia (NS1 y NS5), para identificar los posibles cambios en la estructura

tridimensional y en el entorno proteico.

Caracterizar in vitro la cinética de crecimiento de COL345Si en líneas celulares

progenitoras neuronales humanas, para evaluar la neurovirulencia y el potencial de la cepa

para causar microcefalia.

Realizar experimentos de infección in vivo con COL345Si, para evaluar el efecto de las

mutaciones adquiridas en Colombia con respecto al neurotropismo, capacidad replicativa,

transmisibilidad e infectividad.

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ANEXOS

Anexo 1. Cebadores utilizados para la secuenciación de COL345Si.

Nombre del

Primer Secuencia 5'-3'

Temperatura

Melting (Tm) Tamaño

Porcentaje

GC

17US

AGTTGTTGATCTGTGTGAATCAGA

CTG 58°C 27 nt 41%

9US GGGTCAGAGTTTGCATGTCC 57°C 20 nt 55%

8US CGATTGTTGGTGCAACACG 56°C 19 nt 53%

11US TGCCACATAGTGTGAAAGACC 56°C 21 nt 48%

10US GGTGATCGAGGAATGGTGC 56°C 18 nt 58%

12US GACAAAGTAGCAGCCATTGAGG 57°C 22 nt 50%

13US TCAAGTACATGTAGTGCGCC 56°C 20 nt 50%

14US GGAATAGCCATGACCGACACC 58°C 21 nt 57%

15US TCCCAGTTGGAACCCAGTC 57°C 19 nt 58%

16US GCCTGCTATTCGGCGATCTGTG 53°C 22 nt 59%

ZOF GGGTTGTGTACGGAACCTG 56 °C 19 nt 58%

Z1R CATTTCCCCAGCCTCTGTC 56°C 19 nt 50%

Z2F CGTAGATTGGCAGCAGCA 56°C 18 nt 56%

Z3R GGGAGAAGTGATCCATGTGATC 56°C 22 nt 50%

Z4F TGAGATCAACCACTGCAAGC 56°C 20 nt 50%

Z5R CACTGCCTTTTCCCTTCAGAG 56°C 21 nt 52%

Z6F GACTTGCATCCTGGAGCTG 56°C 19 nt 58%

Z7R GAGTCCGGAAATGCGTCA 56°C 18 nt 56%

Z8F CGCAGAGACTGACGAAGAC 56°C 19 nt 58%

Z9R GGCTTTGTAAGGCCTGCTT 56°C 19 nt 53%

Z10F CCATACACCAGCACTATGATGG 56°C 22 nt 50%

Z11R CATTGCTACGCACCTTGTTG 56°C 20 nt 50%

Z12F GGAGGTCCATTGTGGTTCC 56°C 19 nt 58%

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Z13R TGCTTACAGCACTCCAGGT 56°C 19 nt 53%

Z14F TCGGCCCTGGAGTTCTAC 56°C 18 nt 61%

Z15R AGTGGCACTCTGACCAGT 56°C 18 nt 56%

Z16R AGACCCATGGATTTCCCCA 56°C 19 nt 53%

Z17F GGCTGGAGCTTCTCTAATCTAC 55°C 22 nt 50%

Z18R GGAGTTCTACTCCTACAAAAAGTC

AG 56°C 26 nt 42%

Z19R GCTTCTTCCACTTCAGGACTAG 55°C 22 nt 50%

17* CTCTTCCAGGATTGCGTTGAGCT 60°C 23 nt 52%

18* AGCTCAACGCAATCCTGGAAGAG 60°C 23 nt 52%

19* GTAGTAGACGTGAAGTGAAGGTG

GCAT 61°C 27 nt 48%

20* ATGCCACCTTCACTTCACGTCTAC

TAC 61°C 27 nt 48%

21* CACTTCTTGAACTTTGCGGATGGT 59°C 24 nt 46%

22* ACCATCCGCAAAGTTCAAGAAGT

G 59°C 24 nt 46%

30*

TAAGCCATAATACGACTCACTATA

GAGTTGTTGATCTGTGTGAATCAG

ACTGC

67°C 53 nt 40%

33* GAGAGATATCGCCTGCTATTCGGC

GATCTGTG 66°C 32 nt 53%

* Cebadores diseñados por Erwin Camacho B, Universidad de Sucre,

Colombia/Universidad de Wisconsin, Estados Unidos.

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Anexo 2. Información y números de acceso a GenBank de las secuencias utilizadas para la

reconstrucción filogenética a partir de aislados de mosquitos y primates no humanos.

Código

GenBank País

Fecha

aislamiento Hospedero

MF099651.1 China/Guizhou ago-16 Culex quinquefasciatus

MF384325.1 Haití 16-may-16 Aedes aegypti

KX377336.1 Malasia jul-66 Aedes aegypti

KY648934.1 México/Chiapas 2016 Aedes aegypti

KX247632.1 México nov-15 Aedes aegypti

KF268950.1 R. Centroafricana/Bozo 1976 Aedes africanus

KF268949.1 R. Centroafricana/Bozo 1980 Aedes opok

KF268948.1 R. Centroafricana /Bozo 1979 Aedes africanus

KF383116.1 R. Centroafricana 1968 Aedes africanus

KU955595.1 Senegal 14-dic-84 Aedes taylori

KU955591.1 Senegal 20-nov-84 Aedes africanus

KF383116.1 Senegal 1968 Aedes luteocephalus

HQ234501.1 Senegal 1984 Aedes africanus

KF383117.1 Senegal 1997 Aedes luteocephalus

KF383119.1 Senegal 2001 Aedes dalzieli

KF383118.1 Senegal 2001 Aedes dalzieli

KY241775.1 Singapur 05-sep-16 Aedes aegypti

KY241786.1 Singapur 06-sep-16 Aedes albopictus

KY241785.1 Singapur 05-sep-16 Aedes albopictus

KY241784.1 Singapur 08-sep-16 Aedes aegypti

KY241783.1 Singapur 07-sep-16 Aedes aegypti

KY241782.1 Singapur 07-sep-16 Aedes aegypti

KY241781.1 Singapur 06-sep-16 Aedes aegypti

KY241780.1 Singapur 06-sep-16 Aedes aegypti

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KY241779.1 Singapur 06-sep-16 Aedes aegypti

KY241778.1 Singapur 06-sep-16 Aedes aegypti

KY241777.1 Singapur 06-sep-16 Aedes aegypti

KY241776.1 Singapur 05-sep-16 Aedes aegypti

KY241774.1 Singapur 05-sep-16 Aedes aegypti

LC002520.1 Uganda 1947 Macaca mulatta

KY785468.1 USA/Miami 05-oct-16 Aedes aegypti

KY014324.2 USA/Miami 22-ago-16 Aedes aegypti

KY014323.2 USA/Miami 23-ago-16 Aedes aegypti

KY014322.2 USA/Miami 23-ago-16 Aedes aegypti

KY014299.2 USA/Miami 04-sep-16 Aedes aegypti

KY785422.1 USA/Miami 09-sep-16 Aedes aegypti

KY075939.2 USA/Miami 16-nov-16 Aedes aegypti

KX838906.2 USA/Miami 23-ago-16 Aedes aegypti

KX838905.2 USA/Miami 23-ago-16 Aedes aegypti

KX838904.2 USA/Miami 22-ago-16 Aedes aegypti

KY075938.1 USA/Miami 20-sep-16 Aedes aegypti

KY075937.1 USA/Miami 09-sep-16 Aedes aegypti

KX922708.1 USA/Miami 04-sep-16 Aedes aegypti

MF988743.1 USA/Miami 01-sep-16 Aedes aegypti

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Anexo 3. Información y números de acceso a GenBank de las secuencias utilizadas para la

reconstrucción filogenética a partir de aislados de humanos y mosquitos. Todas las cepas aisladas

de mosquitos fueron de la especie A. aegypti. N/R: No Registra.

Código

GenBank País Localidad Hospedero

KY785446.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014313.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785439.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785433.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014297.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014301.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785429.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785456.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785436.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014296.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014317.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014320.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014309.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY014307.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785437.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785455.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785426.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KU321639.1 Brasil N/R Humano

KU365777.1 Brasil N/R Humano

KU365778.1 Brasil N/R Humano

KU365779.1 Brasil N/R Humano

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KU497555.1 Brasil N/R Humano

KU527068.1 Brasil Natal Humano

KU707826.1 Brasil Salvador Humano

KU729217.2 Brasil N/R Humano

KU729218.1 Brasil N/R Humano

KU926310.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KU940224.1 Brasil Bahía Humano

KU940227.1 Brasil Bahía Humano

KU940228.1 Brasil Bahía Humano

KX101060.1 Brasil Bahía Humano

KX101061.1 Brasil Bahía Humano

KX101066.1 Brasil Bahía Humano

KX197192.1 Brasil Recife Humano

KX280026.1 Brasil Paraibá Humano

KY014308.2 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY558989.1 Brasil Rio Grande do

Norte Humano

KY558994.1 Brasil Pernambuco Humano

KY558996.1 Brasil Pernambuco Humano

KY558998.1 Brasil Pernambuco Humano

KY558999.1 Brasil Pernambuco Humano

KY559007.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559010.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559013.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559015.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY785410.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785427.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785450.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

Page 84: CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE UNA CEPA DE …...RESUMEN XIII El virus Zika (ZIKV) fue el arbovirus causante de una gran emergencia de salud pública internacional en 2016. A pesar

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KY785479.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY785480.1 Brasil Rio de Janeiro Humano

KY559001.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559003.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559005.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559017.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559018.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559019.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559011.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559012.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559021.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559023.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559024.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559014.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559006.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY559009.1 Brasil Sao Paulo Humano

KY785417.1 Colombia Santander Humano

KY785466.1 Colombia Santander Humano

KY785477.1 Colombia Santander Humano

KY785469.1 Colombia Santander Humano

KU820897.5 Colombia Barranquilla Humano

KX247646.1 Colombia Cundinamarca Humano

KX548902.1 Colombia Bolívar Humano

KY317936.1 Colombia N/R Humano

KY317937.1 Colombia N/R Humano

KY317938.1 Colombia N/R Humano

KY317939.1 Colombia N/R Humano

KY317940.1 Colombia N/R Humano

Page 85: CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE UNA CEPA DE …...RESUMEN XIII El virus Zika (ZIKV) fue el arbovirus causante de una gran emergencia de salud pública internacional en 2016. A pesar

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KU501216.1 Guatemala N/R Humano

KU501217.1 Guatemala N/R Humano

KY785482.1 Haití N/R Humano

KU509998.3 Haití N/R Humano

KX051563.1 Haití N/R Humano

KX269878.1 Haití N/R Humano

KY415988.1 Haití N/R Humano

KY415990.1 Haití N/R Humano

KY415991.1 Haití N/R Humano

MF384325.1 Haití N/R Mosquito

KY785414.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785461.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785444.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785448.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785458.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014306.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785431.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785416.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014319.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014310.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014312.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785418.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785471.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014315.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY014327.2 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785442.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785452.1 Honduras Tegucigalpa Humano

KY785424.1 Jamaica N/R Humano

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KY785438.1 Jamaica N/R Humano

KY785430.1 Jamaica N/R Humano

KY785432.1 Jamaica N/R Humano

KY785419.1 Jamaica N/R Humano

KU647676.1 Martinica N/R Humano

KY785451.1 Martinica N/R Humano

KX156774.2 Panamá Panamá D.C Humano

KX156775.2 Panamá Panamá D.C Humano

KX156776.2 Panamá Panamá D.C Humano

KX198135.2 Panamá Panamá D.C Humano

KU501215.1 Puerto Rico N/R Humano

KY785462.1 Puerto Rico N/R Humano

KY785464.1 Puerto Rico N/R Humano

KY785481.1 Puerto Rico N/R Humano

KY785425.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785463.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785449.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785475.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014321.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785415.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014303.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014304.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785476.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785420.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014300.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014302.3 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014318.3 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785428.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

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KY785441.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY014314.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785453.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785478.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785484.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785473.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785470.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785460.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785435.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785434.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785447.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785413.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KU853012.1 República Dominicana N/R Humano

KU853013.1 República Dominicana N/R Humano

KY014305.2 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785423.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785465.1 República Dominicana Santo Domingo Humano

KY785454.1 Salvador/Guatemala N/R Humano

KY348640.1 Surinam N/R Humano

KU312312.1 Surinam N/R Humano

KY014295.2 USA Miami Humano

KY014324.2 USA Miami Mosquito

KY785445.1 USA Miami Humano

KY785412.1 USA Miami Humano

KY785443.1 USA Miami Humano

KY785457.1 USA Miami Humano

KY014323.2 USA Miami Mosquito

KY014325.2 USA Miami Humano

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KY014298.1 USA Miami Humano

KY785474.1 USA Miami Humano

KY014326.1 USA Miami Humano

KY014316.2 USA Miami Humano

KY014322.2 USA Miami Mosquito

KY014299.2 USA Miami Mosquito

KY785422.1 USA Miami Mosquito

KY785472.1 USA Miami Mosquito

KY785468.1 USA Miami Mosquito

KY785459.1 USA Miami Humano

KX702400.1 Venezuela Barquisimeto Humano

KX893855.1 Venezuela Barquisimeto Humano

KY693680.1 Venezuela Maracay Humano

JN860885.1* Camboya N/R Humano

KU681082.3* Filipinas N/R Humano

EU545988.1* Micronesia N/R Humano

KJ776791.2* Polinesia Francesa N/R Humano

*Secuencias utilizadas como grupo externo para el árbol de Máxima Verosimilitud.

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Anexo 4. Selección de modelos para análisis en BEAST. En la tabla se muestran las verosimilitudes

marginales calculadas por Path Sampling y Stepping Stone Sampling para la combinación de tres

priors de árbol coalescente (población de tamaño constante, población con crecimiento exponencial

y Skyline) y dos modelos de reloj molecular (reloj estricto y reloj relajado no correlacionado con

distribución Log-normal). En rojo se muestra la combinación con mayor verosimilud marginal y

por tanto la seleccionada para realizar las estimaciones filogenéticas posteriores.

Path sampling

(log verosimiltud marginal)

Stepping stone sampling

(log verosimiltud marginal)

Rejalado Constante -2560,02489384975 -2560,51611002707

Estricto Exponencial -2558,81027288259 -2559,09773323015

Estricto Constante -2561,78586492538 -2562,15042521896

Relajado Exponencial -2557,32352102885 -2557,73764224387

Estricto Skyline -2555,24428547608 -2555,86451294598

Relajado Skyline -2554,12530779930 -2554,68545180477

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Anexo 5. Visualización de la convergencia en Tracer v.1.6 del análisis ejecutado en BEAST, con

400 millones de pasos en MCMC con reloj molecular relajado no correlacionado y crecimiento

poblacional bayesiado Skyline. El 10% de las observaciones iniciales en MCMC fue descartado

como burn-in (color gris).

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Anexo 6. Estimación de los parámetros ejecutados en BEAST con 400 millones de pasos en

MCMC en el programa Tracer v.1.6, para las secuencias utilizadas en el estudio con reloj molecular

relajado no correlacionado y crecimiento poblacional bayesiado Skyline. ESS: Effective Sample

Size (Tamaño efectivo de la muestra); R: Real.

Statistic Mean ESS Type

posterior -29836.147 1084 R

prior -5184.313 760 R

likelihood -24651.834 7741 R

treeModel.rootHeight 2.659 1743 R

tmrca(Brasil) 2.659 1743 R

tmrca(Colombia) 1.581 1830 R

skyline.popSize1 5.174 15504 R

skyline.popSize2 16.227 239 R

skyline.popSize3 42.46 572 R

skyline.popSize4 44.492 370 R

skyline.popSize5 28.546 417 R

skyline.popSize6 20.84 877 R

skyline.popSize7 19.588 925 R

skyline.popSize8 10.659 398 R

skyline.popSize9 2.16 290 R

skyline.popSize10 0.353 742 R

Skyline.groupSize1 12.1 438 R

Skyline.groupSize2 7.385 181 R

Skyline.groupSize3 18.138 209 R

Skyline.groupSize4 22.298 287 R

Skyline.groupSize5 26.079 335 R

Skyline.groupSize6 29.544 232 R

Skyline.groupSize7 25.216 206 R

Skyline.groupSize8 19.122 301 R

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Skyline.groupSize9 17.01 363 R

Skyline.groupSize10 9.106 323 R

CP1+2.kappa 12.023 35844 R

CP3.kappa 19.452 35637 R

frequencies1 0.262 36001 R

frequencies2 0.232 34631 R

frequencies3 0.28 36001 R

frequencies4 0.227 36001 R

CP1+2.alpha 4.881E-2 35231 R

CP3.alpha 0.572 34947 R

CP1+2.mu 0.353 35502 R

CP3.mu 2.294 35502 R

ucld.mean 1.217E-3 591 R

ucld.stdev 0.34 3548 R

meanRate 1.187E-3 527 R

coefficientOfVariation 0.346 3470 R

covariance -2.073E-3 33420 R

CP1+2.treeLikelihood -12285.203 10726 R

CP3.treeLikelihood -12366.631 7674 R

branchRates -2201.829 - R

skyline -635.439 748 R