Odkryto genomy gigantycznego wirusa które czają się w DNA pospolitych glonów

W 2003 roku naukowcy odkryli coś ogromnego, dosłownie, w świecie wirusów: wirusy tak duże, że można je było zobaczyć za pomocą standardowego mikroskopu. Te masywne pasożyty były wówczas uważane za rzadkie, ale od tego czasu okazały się bardziej powszechne, niż ktokolwiek się spodziewał. Teraz naukowcy odkryli całe genomy gigantycznych wirusów osadzone w genomach kilku pospolitych glonów. Odkrycie sugeruje, że ta dziwna grupa wirusów jest jeszcze bardziej płodna – i potencjalnie wpływowa – niż sądzili naukowcy.

„Sama ilość DNA i różnorodność genów przekazanych przez te wirusy ich gospodarzom jest oszałamiająca” – mówi Cedric Feschotte, biolog genomu z Cornell University, który nie brał udziału w tej pracy. Ten „duży zastrzyk materiału genetycznego” może wpłynąć na wszystko, od metabolizmu żywiciela do samego przetrwania.

Typowe wirusy nie mają wystarczającej liczby genów, aby żyć samodzielnie. Zamiast tego muszą polegać na maszynerii swoich gospodarzy, niezależnie od tego, czy są to bakterie, komórki ludzkie czy inne organizmy. Wirusy rozmnażają się, każąc gospodarzowi replikować swój materiał genetyczny i wytwarzać białka potrzebne do ich kopii. Było więc zaskakujące, gdy na początku tego roku naukowcy odkryli, że olbrzymie wirusy zawierają geny, których nie potrzebują – a mianowicie odcinki DNA ważne dla metabolizmu komórkowego, ale nie dla wirusów.

W Virginia Polytechnic Institute and State University mikrobiolog Frank Aylward i jego doktor habilitowany Mohammad Moniruzzaman podążyli za tą tajemnicą, dopasowując geny znalezione w DNA olbrzymiego wirusa do genów udokumentowanych wcześniej w innych genomach. Wirusowe zapałki „pojawiały się w genomach glonów” – wspomina Aylward. Tak więc duet i ich koledzy systematycznie przeglądali genomy reprezentujące całe zsekwencjonowane DNA z grupy glonów zwanych Chlorophytes. Cały gigantyczny wirus był genetycznie obecny w DNA kilkunastu z tych gatunków, donosi dziś zespół w Nature .

W sumie wirusy dodały do ​​alg od 78 do 1782 genów. Dwa glony miały nawet w swoim DNA całe genomy dwóch gigantycznych wirusów, co w jednym przypadku stanowiło 10% całkowitej liczby genów glonów.

Nie jest jasne, dlaczego te wirusy zakradają się do genomu gospodarza, zamiast po prostu replikować się w komórce. Może to być dla wirusa sposób na zapewnienie, że jego materiał genetyczny będzie przekazywany z pokolenia na pokolenie. HIV i inne wirusy również integrują swoje geny z ludzkim DNA – jest to jeden z powodów, dla których trudno je wyeliminować za pomocą układu odpornościowego lub leków.

Naukowcy odkryli, że niektóre z tych gigantycznych wirusów prawdopodobnie były częścią alg przez długi czas, być może przez miliony lat. Rzeczywiście, niektóre wirusowe DNA nabyły w swoich genach niekodujące DNA zwane intronami. Niektóre z ich genów są teraz zduplikowane lub ich brakuje, co jest mało prawdopodobne, aby nastąpiły zmiany w wirusach po prostu unoszących się w komórkach glonów.

„Dają solidny dowód, że zidentyfikowane przez nich sekwencje wirusowe są najprawdopodobniej częścią ich genomów gospodarza” – mówi Matthias Fischer, wirusolog środowiskowy z Max Planck Institute for Medical Research.

„Jestem zaskoczony, że taki gigantyczny wirus [inkorporacja] może wystąpić i jest szeroko rozpowszechniony” – dodaje Chuan Ku, mikrobiolog z Institute of Plant and Microbial Biology. Ku, który ujawnił cykl życia gigantycznego wirusa, który infekuje malutką algę o nazwie Emiliania huxleyi, mówi: “Byłoby interesujące zbadać, czy taka [inkorporacja] ma długotrwały wpływ na ewolucję genomu [gospodarza]”.

Wirusowe DNA obecne w algach może nawet zawierać geny przejęte z innych alg. Dlatego też gigantyczne wirusy mogą być sposobem na przenoszenie genów między gatunkami – mówi Andrew Roger, biolog ewolucyjny z Dalhousie University. Całe to nowe DNA może umożliwić genomowi gospodarza przyjęcie nowych funkcji, które poprawią zdolność glonów do przetrwania i mogą wpłynąć na różnorodność i rozmieszczenie grupy, mówi.

„Te interakcje trwają od zarania życia” – dodaje Fischer. „I nadal odgrywają dużą rolę w ewolucji komórkowej”.

Źródło: Elizabeth Pennisi

Widespread endogenization of giant viruses shapes genomes of green algae

A single-cell view on alga-virus interactions reveals sequential transcriptional programs and infection states

Zdjęcie: AMI IMAGES / SCIENCE SOURCE

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x