| Vírusok csoportja | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| |||||
| Név | |||||
| óriási vírusok | |||||
| cím állapota | |||||
| nem meghatározott | |||||
| tudományos név | |||||
| Óriásvírusok [K 1] | |||||
| Szülő taxon | |||||
| Domainvírusok _ _ _ _ | |||||
Az óriásvírusok nagyon nagy vírusok csoportja , amelyek fénymikroszkóp alatt is láthatók ; méretükben nem alacsonyabbak a baktériumoknál , ezért először Gram-pozitív baktériumok közé sorolták őket . Genomjaik rendkívül nagyok, és gyakran tartalmaznak olyan géneket , amelyek a fehérjeszintézis komponenseit kódolják , ami más vírusokban soha nem látható; ezen túlmenően a vírusok e csoportjának képviselőiben azonosított néhány gén más organizmusok számára ismeretlen. A legtöbb óriásvírusnak van fehérjekapszidja , amely más vírusokra jellemző, azonban néhány óriásvírust speciális burok (fehérjeburok) vesz körül. Általában az óriásvírusok fertőzik meg a protistákat . Néhány óriási vírust virofágok parazitálnak . Számít, [ kitől? ] , hogy az óriási vírusok ártalmatlanok az emberre, de úgy tűnik[ hol? ] egyre több bizonyíték az ellenkezőjére .
Az ICTV 2018-as adatai szerint két óriási víruscsaládot ismernek fel - a Mimiviridae és a Marseilleviridae [1] .
Néha a „gyrus” kifejezést használják az óriási vírusokkal kapcsolatban [2] .
Az óriásvírusok tanulmányozásának története 1992-ben kezdődött Angliában . Miközben a tüdőgyulladás kitörésének okait vizsgálták, a tudósok a léghűtő rendszerből vett vízmintákat vizsgáltak. A mintákat egy ideig Acanthamoeba polyphaga amőbák tenyészetével inkubáltuk , hogy kimutathassák az amőbák belsejében élő Legionella nemzetséghez tartozó baktériumokhoz hasonló intracelluláris kórokozókat . A kutatóknak sikerült kimutatniuk egy ismeretlen kórokozót, amely fénymikroszkóp alatt látható volt, és Gram - pozitív festődést mutatott , ezért baktériumok közé sorolták. Az újonnan felfedezett baktérium azonban nem termeszthető tiszta kultúrában amőbák nélkül. Több mint egy évtizeden át az új baktérium osztályozására tett kísérletek kudarcot vallottak. Az új baktérium- és archaeafajok azonosításának standard módszere a 16S rRNS - t kódoló genomrégió polimeráz láncreakciós (PCR) szaporításán és az azt követő szekvenáláson alapul . Egy ismeretlen baktérium genomjának ezt a régióját azonban a különféle PCR-protokollok alkalmazása ellenére sem sikerült megszerezni. 2003-ban Didier Raoult francia kutatócsoportja egy ismeretlen mikroorganizmust vizsgált elektronmikroszkóppal . Kiderült, hogy ez nem egy baktérium, hanem egy nagyon nagy vírus, ikozaéderes kapsziddal. A mikroorganizmusokhoz való hasonlósága miatt az új vírust "mimivírusnak" nevezték el (az angol mimicking microbes szóból - "hasonló a mikroorganizmusokhoz"). A vírusok 19. század végi felfedezése óta általánosan elterjedt az a vélemény, hogy a vírusokat fénymikroszkóppal nem lehet látni, így a Mimivírus felfedezése ellentétes a virológia megalapozott tantételeivel . A mimivírusnak nem volt 16S rRNS génje egyszerűen azért, mert a vírusoknak nincs riboszómájuk [3] .
A mimivírus felfedezése után számos kutatócsoport kezdett amőbatenyészeteket különféle környezeti mintákkal inkubálni, és egy idő után sok esetben igen nagy méretű vírusokat találtak a tenyészetben. Az eredeti protokollon számos fejlesztés történt, ami egyre hatékonyabbá tette azt. Ezt követően a tudósok nemcsak amőbatenyészetekben, hanem más protisták kultúrájában is elkezdtek vírusokat termeszteni . Jelenleg mintegy százféle mimivírus ismert. Még a szibériai örökfagy mintájában is óriási vírusokat találtak . Az elmúlt években több óriási vírust is kimutattak metagenomika segítségével . 2008-ban fedezték fel az első virofágot ( Sputnik ) - egy vírust, amely csak gazdavírus (általában óriásvírus) jelenlétében képes szaporodni a sejtekben, és megakadályozza annak sikeres szaporodását. Jelenleg több mint tíz virofágfaj ismeretes [3] .
Óriásvírusok alatt általában olyan vírusokat értünk, amelyek genomja meghaladja a 200 ezer bázispárt (bp), a virionok pedig 0,2 mikronnál nagyobb átmérőjűek . Ezenkívül az óriási vírusok számos közös genetikai és szerkezeti tulajdonsággal rendelkeznek. Először is, genomjukat mindig kettős szálú DNS képviseli, és jelentős arányban tartalmaznak árva géneket – a Cedratvirus 31% -ától a Pandoravirus salinus 84% -áig . Az árva gének olyan gének, amelyek már nem találhatók meg egyetlen élő szervezetben sem (az angol forrásokban a szójáték miatt ORFans-nak nevezik őket: ORF (open reading frame) - nyitott olvasási keret , az ORFan szó pedig úgy hangzik, mint az árva - "árva" ) . Másodszor, genomjuk intronokat és inteint ( fehérjemolekulák olyan szakaszait, amelyek maguk is képesek kivágni és összeilleszteni a rés végeit), valamint mobil genetikai elemeket ( transpovironokat a mimivírusokban és MITE-ket a Pandoravirus salinusban ) tartalmaznak . 4] .
A legfontosabb különbség az óriásvírusok és más vírusok között az, hogy a transzlációban részt vevő molekulákat a genomjuk kódolja : aminoacil-tRNS szintetázok , transzlációs faktorok és tRNS . Csak a Pithovirus sibericum nem rendelkezik ilyen génekkel . A Marseillevirus , Pithovirus , Faustovirus , Kauamoebovirus és Cedratvirus nemzetségek tagjai nem rendelkeznek tRNS-kódoló génekkel. Az óriásvírusokat egyes szerkezeti jellemzők is összehozzák. Például a Mimivirus és a Marseillevirus virionok speciális fibrillákkal vannak felszerelve. A genetikai anyagnak az amőba citoplazmájába történő felszabadulásához az óriási vírusok pórusai a kapszidok vagy a burok tetején helyezkednek el. Azok az óriásvírusok, amelyek virionjait valódi kapszid borítja, fő fehérjéjében egy speciális motívum található , amelyet kettős zselés tekercsnek neveznek . Csak a kétszálú genommal rendelkező vírusok kapszid fehérjéiben van jelen, az élővilágban sehol máshol. Az ilyen fehérjék csempeszerű oligomereket alkotnak , amelyek végül zárt fehérjehéjba állnak össze [5] . A kétrétegű kapsziddal rendelkező Faustovírusban a zselés tekercs motívum csak a felső réteg fehérjéiben található [4] .
Az óriásvírusok taxonómiai helyzetét még nem határozták meg teljesen, és számos nemrégiben leírt óriásvírusfaj, nemzetség, sőt család még nem kapott hivatalos elismerést a Nemzetközi Vírusrendszertani Bizottságtól ( ICTV) . Az ICTV eddig két óriási víruscsaládot ismert fel: a Mimiviridae és a Marseilleviridae . 2012-ben javasolták[ kitől? ] egyesíti az óriásvírusokat és az NCLDV -t egy új rendbe - Megavirales . A Megavirales rendbe be akarják vonni a Mimiviridae , Marseilleviridae , Ascoviridae , Iridoviridae , Phycodnaviridae , aszpharovírusokat és poxvírusokat [4] .
A Mimiviridae család első felfedezett tagja, a Mimivirus virionja egy 500 nm -es ikozaéderes kapszidból és az azt borító 75 nm hosszú rostokból áll . Ezek a rostok egyedülállóak a vírusokra, és lehetővé teszik , hogy a virion kötődjön baktérium- , ízeltlábú- és gombasejtekhez . Egy évvel a mimivírus leírása után megszekvenálták a genomját . Kiderült, hogy a mimivírus genomját egy cirkuláris, 1,2 millió bp hosszúságú, kétszálú DNS képviseli, amelyben feltehetően 979 gén található. Néhányukat, például a transzlációs fehérjék génjeit (aminoacil-tRNS szintetázok és transzlációs faktorok), korábban soha nem találták meg a vírusgenomokban. Általánosságban elmondható, hogy a Mimivírus génjei négy csoportra oszthatók:
A maggének közé tartoznak azok a gének, amelyek az úgynevezett nukleáris citoplazmatikus nagy DNS-tartalmú vírusokban (NCLDCV) is jelen vannak – ezek a vírusok a mimivírus felfedezése előtt a legnagyobbnak számítottak. A Mimivírus genom baktériumoktól, eukariótáktól , archaeáktól és más vírusoktól kölcsönzött szekvenciákat tartalmaz. A Mimivirus gének túlnyomó többsége azonban árva, amelyhez nincs homológ minden adatbázisban . A genomi DNS mellett a mimivírus virion bizonyos mennyiségű mRNS -t is tartalmaz [3] [4] .
Jelenleg a mimivírust és a hozzá közel álló vírusokat a Mimiviridae családból izolálják , három vonalra osztva: A, B és C. Az A vonal olyan vírusokat tartalmaz, mint az Acantamoeba polyphaga amőba mimivírusa és Mamavírusa, a B vonal a Mumuvirus Acantamoeba polyphaga és a képviselője. A C vonal Megavirus chiliensisként szolgálhat . A Mimiviridae egyes képviselői nem tulajdoníthatók a felsorolt leszármazások egyikének sem, ilyen például a Cafeteria roenbergensis vírus (CroV), amely megfertőzi a protiszt Cafeteria roenbergensis [3] .
Hat évvel a mimivírus felfedezése után egy másik óriási vírust írtak le, amely megfertőzi az amőbákat. A Mimivírushoz hasonlóan egy léghűtő létesítményből származó vízben találták meg, de ezúttal Párizsban . Az új vírus a Marseillevirus nevet kapta . Virionja kisebb, mint a Mimivirus virioné, és ikozaéderes kapszidja 250 nm . A Marseillevírus genomja egy kettős szálú, körkörös DNS, amely 457 gént tartalmaz , amelyek jelentősen különböznek a Mimivírus génjétől. Közülük két gén található, amelyek hisztonszerű fehérjéket kódolnak. A Marseille -vírus génjei között azonban ugyanaz a négy fő csoport különböztethető meg: maggének, paralóg gének, horizontálisan szerzett gének és árva gének. A mimivírushoz hasonlóan a Marseillevirus genomja is tartalmaz eukariótákból (beleértve a gazdaamőbát), baktériumokból, archaeákból és vírusokból származó géneket, beleértve az óriásiakat is. Feltételezik, hogy a genom ilyen nagyfokú mozaikossága a gazdaszervezet amőba citoplazmájában élő más organizmusokkal való intenzív géncserének köszönhető [4] .
2011 és 2014 között négy, a Marseille -vírushoz kapcsolódó vírust találtak a világ különböző részeiből származó vízmintákban . Ezenkívül egy rokon vírust találtak Tunéziában egy rovarban , a Marseille vírus egy másik rokonát pedig egy egészséges ember székletében találták Szenegálban , ami volt az első precedens óriásvírusok kimutatására emberi eredetű mintákban. A Marseillevírus és a rokon vírusok a Marseilleviridae családba tartoznak [4] .
2013-ban két új óriási vírust írtak le, Pandoravirus salinus és Pandoravirus dulcis néven . Ezek az organizmusok régóta ismertek, de a Mimivírushoz hasonlóan vírusos természetüket nem állapították meg azonnal. Akárcsak a Mimivírus esetében, a szokatlan méret félrevezető volt: virionjaik körülbelül 1 mikron hosszúságúak és 0,5 mikron átmérőjűek. Genomjuk mérete 1,9 és 2,5 millió bp. illetve ami jelenleg abszolút rekord a vírusok között. A Pandoravírus gének túlnyomó többsége (84% a P. salinus esetében ) árva gének. A Pandoravírusnak saját egyedi transzpozonjai vannak , amelyek MITE -ként ismertek (az angol miniature inverted repeat transzponálható elemekből - „miniatűr mobil elemek fordított ismétlődésekkel”) [4] .
2017-ig úgy gondolták, hogy a Pandoravírus nemzetség vírusait az jellemezte, hogy genomjukban teljesen hiányoznak a kapszidfehérjéket kódoló génekkel homológ gének. Emiatt nincs kapszidjuk és semmilyen szerkezetük, még csak távolról sem hasonlítanak hozzá. Virionjaikat körülbelül 70 nm vastag speciális burok (tegument) veszi körül , amelynek tetején egy pórus található, amelyen keresztül a virion tartalma bejut az amőba citoplazmájába. 2017-ben egy gént azonosítottak a Pandoravírusban , amely képes egy kapszidfehérjét kódolni. Ezen túlmenően a Pandoravírus más vírusos jellemzői is teljes mértékben benne rejlenek : mint minden vírus, ezek is a sejtekben szaporodnak, és virionként hagyják el őket, genomjukban pedig hiányoznak a riboszómakomponenseket és a sejtosztódáshoz kapcsolódó fehérjéket kódoló gének [4] .
2015-ben leírták a Pandoravirus nemzetség harmadik faját , a Pandoravirus inopinatum -ot . Genomja 2,24 millió bp-t tartalmaz. és 85, illetve 89%-a egybeesik a P. salinus és a P. dulcis genomjával . 2018-ban a nemzetség további három fajának felfedezéséről számoltak be: Pandoravirus quercus , Pandoravirus neocaledonia , Pandoravirus macleodensis . Azt is javasolják, hogy a Pandoravirus nemzetséget a saját Pandoraviridae családjába különítsék el [6] .
2013-ban egy vírust fedeztek fel, amelyet a mai napig a legnagyobb vírusnak tartanak - a Pithovirus sibericum . Az Acanthamoeba castellanii amőba sejtjeiben történő tenyésztéssel izolálták egy több mint 30 ezer éves szibériai örökfagy mintából . Külsőleg virionjai hasonlóak a Pandoravírus virionjaihoz , de lényegesen nagyobbak - hosszuk elérheti az 1,5 mikront , ami jelenleg abszolút rekord a vírusvilágban. A Pandoravírushoz hasonlóan a Pithovirus virionokat is egy 60 nm vastag burok veszi körül, szabályos hatszögletű csúcsi pórussal . A pithovírusnak sincs tipikus kapszidja , azonban ennek a vírusnak a genomjában találtak egy olyan gént, amely homályosan hasonlít az Iridoviridae család képviselőiben található kapszidfehérjét kódoló génhez . A Pithovírus génösszetételében a legközelebb áll a Marseilleviridae -hoz és az Iridoviridae -hoz . A Pithovírus genomjának több mint egyötödét ugyanazon nem kódoló ismétlődés szabályosan elhelyezett másolatai képviselik [4] .
Mióta az első Pithovírust egy nagyon ősi példányból izolálták, a feltételezések szerint a Pithovírus már régen kihalt. 2016-ban azonban egy másik pithovírust , a Pithovirus massiliensist találtak egy dél - franciaországi szennyvízmintában . Meglepő módon a Pithovirus virionok kolosszális mérete ellenére a genomjuk nem olyan nagy: a P. sibericum genom mérete körülbelül fele a Mimivírusénak [4] .
2014-ben egy másik óriási vírust, a Mollivirus sibericumot izoláltak ugyanabból a permafrost mintából, mint a Pithovírust . A Pithovírushoz hasonlóan az Acanthamoeba castellanii amőbában szaporodik . A mollivírus gömb alakú virionja eléri az 500-600 nm átmérőt, és 625 ezer bp hosszúságú genomot tartalmaz. A virionokban a vírusgenom mellett sok amőba fehérje is be van csomagolva, beleértve a riboszomális . Genetikailag a mollivírus, bár nagyon távoli, a legközelebb áll a Pandoravírushoz [4] .
Az Acanthamoeba nemzetségbe tartozó amőbák mellett a Vermamoeba vermiformis amőbát , amely a legjellemzőbb az emberi ürülékből és a kórházi vízmintákból , sejtként használják óriási vírusok izolálására . Ennek az amőbának a segítségével 2015-ben egy másik óriási vírust, a Faustovirust izolálták a szennyvízből . Kapszidja ikozaéder alakú, és két fehérjerétegből áll, nem pedig egyből, mint a legtöbb vírusnál. Ezt követően a Faustovirus nemzetséghez tartozó vírusokat a világ különböző pontjain találták, de minden esetben csak a szennyvízben mutatták ki őket, így a bélsárral történő vízszennyezés indikátoraként szolgálhatnak. Az óriásvírusok és NCLDV-k közül a Faustovírusok legközelebbi rokona az Asfarviridae , egy sertéskórokozó , azonban a Faustovirus genomja háromszor nagyobb, mint az Asfarviridae genomja . A faustovírus genomja eléri a 456-491 ezer bp-t. és 457-519 gént tartalmaznak. Érdekes módon a kapszidfehérjéket kódoló gének egy 17 000 bp hosszúságú régióban vannak szétszórva, így ezek a gének erősen összeilleszthetők . Ezt megelőzően a vírusvilágban csak adenovírusokban és a mimivírus kapszidfehérje génjében írtak le splicinget [4] .
A V. vermiformis tenyésztési felhasználása a külvilágból származó különféle mintákkal együtt lehetővé tette az óriási vírusok egy másik csoportjának leírását, amely a Kaumoebavirus néven ismert . A Faustovírushoz hasonlóan szennyvízmintákból izolálják őket, és nincs közeli rokonuk az ismert vírusok között. A Faustovirus nemzetség és az Asfaviridae család vírusai állnak a legközelebb a Kaumoebavirushoz . A kapszid ikozaéder alakú. A kapszidfehérjék génjei egy 5000 bp hosszúságú régióban szóródnak szét. Genomméretét tekintve a Kaumoebavírus áll a legközelebb a Marseille -vírushoz [4] .
2016-ban egy új óriási vírust, a Cedratvirust fedezték fel egy algériai vízmintában az A. castellanii amőba felhasználásával . A jelenleg ismert vírusok közül a Pithovirus áll hozzá a legközelebb , bár a Cedratvirus géneknek csak egyötöde hasonlít a Pithovirus génekhez . A Cedratvirus kétrétegű fedőréteg jelenlétében különbözik a többi óriási vírustól . A fertőzés korai stádiumában a virionokat 40 nm vastag burok borítja , míg az érett virionokban 55 nm vastag . A virion tartalma az apikális póruson keresztül jut be a citoplazmába. A Cedratvirus genommérete közel áll a Pithovirus méretéhez . A Cedratvirus nemzetség másik képviselőjét 2017-ben írták le. Mindkét genomjából hiányoznak a nem kódoló ismétlődések, amelyek olyan bőségesek a Pithovírus genomjában [4] .
A Pacmanvírust 2017-ben írták le az A. castellanii amőba segítségével . Ezek a vírusok a nevüket az elektronmikroszkóp alatt negatívan megfestett kapszid alakjáról kapták : úgy néz ki, mint az azonos nevű Pac-Man videojáték főszereplője . A pacmanvírus nagyon gyorsan szaporodik, és a fertőzés után 8 órán belül megtörténik az amőbasejtek lízise . A virion és a genom méretét tekintve a Pacmanvirus közel áll a Kaumoebavirushoz és a Faustovirushoz, a Faustovirus , Asfaviridae és Kaumoebavirus a Pacmanvirus legközelebbi rokonai [ 4] .
2018 februárjában bejelentették két, egymással szorosan összefüggő óriásvírus felfedezését, amelyek a Tupanvirus Soda Lake és a Tupanvirus Deep Ocean nevet viselik azon vízminták eredete után, amelyekből izolálták őket. Megfertőzhetik az A. castellanii és a V. vermiformis amőbákat . A tupanvírus kapszidjai nagyjából megegyeznek a mimivírusokéval (körülbelül 450 nm ), de van egy hosszú, körülbelül 550 nm hosszú , hengeres farkuk is, amely a kapszid aljához kapcsolódik. A jelenleg ismert vírusok egyikének sincs ekkora kapszidfüggeléke [7] .
A Tupanvírus genomját egy körülbelül 1,5 millió bp hosszúságú, lineáris kétszálú DNS képviseli. A genom 1200-1400 nyitott leolvasási keretet tartalmaz, amelyek közül körülbelül 380 árva gén. A Tupanvirus nemzetség fajai abszolút bajnokok a vírusok között a kódolt fordítási komponensek számát tekintve. Valójában a teljes készlethez csak a riboszómák hiányoznak. Körülbelül 20 aminoacil-tRNS szintetázhoz, 70 tRNS -hez , a Tupanvirus Deep Ocean még a ritka , pirrolizin aminosavhoz tartozó tRNS-sel is rendelkeznek , nyolc transzlációs iniciációs faktort , egy elongációs faktort és egy terminációs faktort , valamint számos járulékos fehérjét tartalmaznak. fordításban. A Tupanvirus legközelebbi rokonai a mimivírusok , és olyan közeliek, hogy a Tupanvirus nemzetség feltehetően a Mimiviridae családba tartozik [7] .
2019-ben bejelentették, hogy Japánban egy új óriási vírust fedeztek fel, amely megfertőzi az A. castellanii amőbát a forró forrásvízből . Az új vírus a Medusavirus nevet kapta . 260 nm átmérőjű ikozaéderes kapszidja van , amely szokatlan, gömb alakú hegyekkel ellátott függelékeket tartalmaz. A genomot egy kétszálú, 381 ezer bp hosszúságú DNS-molekula képviseli, melyben 461 feltételezett fehérje van kódolva. Mindkét irányban számos horizontális géntranszfer ment végbe a Medusavírus és a gazda amőba között. Nekik köszönhetően a Medusavírus genomjában megjelentek mind az öt hisztont és eukarióta DNS-polimerázt kódoló gének, az A. castellanii genomjában pedig kapszidfehérjéket kódoló gének . Morfológiai és filogenetikai szempontból a Medusavírus nagyon távol áll a többi óriási vírustól, ezért a felfedezők azt javasolták, hogy különítsék el a Medusaviridae családjába [8] .
A legtöbb jelenleg ismert óriásvírus megfertőzi az Acanthamoeba nemzetségbe tartozó amőbákat . Azt azonban nem tudni, hogy vannak-e más gazdáik. Ezek az amőbák sokféle mikroorganizmussal táplálkoznak : baktériumokkal, élesztőgombákkal és más gombákkal, vírusokkal és algákkal , így sok idegen DNS található a citoplazmájukban. Valószínűleg az óriási vírusgenomok mozaikossága a „sejtszomszédok” intenzív horizontális géntranszferjének köszönhető. Néhány óriási vírust egy másik amőbafajban, a V. vermiformisban is leírtak . A mimivírusok számos távoli rokona megfertőzi a tengeri flagellákat és az egysejtű algákat. Az amőbáktól eltérő sejtek felhasználására irányuló kísérletek óriási vírusok szaporítására eddig sikertelenek voltak [4] .
Vannak azonban bizonyítékok arra, hogy az óriási vírusok nem csak az amőbákban élhetnek. Például kísérletek kimutatták, hogy a mimivírusok bejuthatnak a fagocita sejtekbe ( monocitákba és makrofágokba ) emberekben és egerekben , és egereknél még a makrofágokat érintő mimivírusfertőzést is leírtak. Azt is kimutatták, hogy a mimivírus képes replikálódni emberi mononukleáris perifériás vérsejtekben , serkentve az I. típusú interferon felszabadulását, és elnyomja az interferon által stimulált gének expresszióját ezekben a sejtekben. Ezenkívül a Marseillevirus nemzetség vírusai beszivároghatnak az immortalizált humán T-limfocitákba , és még a nyirokcsomókból származó makrofágokban is megtalálhatók [4] .
Az óriási vírusok életciklusa 6-24 óráig tart. A vírusok általában fagocitózison keresztül jutnak be a sejtbe , azonban a Marseillevirus nemzetséghez tartozó vírusok endocitózissal bejuthatnak a citoplazmába . Ez az óriási vírus jelentősen különbözik más vírusoktól, amelyek a sejt felszínén lévő receptorokkal való kölcsönhatás után lépnek be a sejtbe. Miután a virion belép a citoplazmába, belső membránja , amely a kapszid alatt fekszik, összeolvad a hólyagos membránnal , és a virion tartalma a citoplazmába kerül. Ezt követően megkezdődik a vírusgyárak kialakulása - a citoplazma speciális zónái, ahol a vírus DNS- replikációja és a vírusrészecskék összeállítása történik. Ha óriási vírusokkal fertőződnek meg, gyakran a sejtmag morfológiája is megváltozik . A Pandoravírussal vagy Mollivírussal fertőzött sejtekben a nukleáris burok invaginációi figyelhetők meg , Mollivírus esetében pedig vírusgyárak is bejutnak a sejtmagba. Valójában a vírusgyár a vírussal fertőzött sejt funkcionális magjává válik (virocletes) [4] .
A virionok óriásvírusokban való összeállítása különböző módon történik. A mimivírusok esetében a belső membrán kialakulása, a kapszid összerakása, a DNS-csomagolás és a fibrillumok összeépülése egymás után következik be, és a virionok mozgása kíséri a vírusgyár központjából a szélei felé. A Pandoravírus és a Mollivírus esetében a burok és a virion belső tartalma egyszerre történik. Az óriási vírusvirionok felszabadulását az amőbasejt lízise kíséri, és csak a Mollivírus virionok hagyják el a sejtet exocitózissal [4] .
A transzkripciós és transzlációs fehérjéket kódoló gének óriásvírusok genomjában való jelenléte alapján bizonyos mértékig függetlenek a gazdasejttől a replikáció szempontjából . A Pandoravírus , a Mollivírus és az egyik Marseilleviridae azonban nem rendelkezik transzkripcióval kapcsolatos fehérjékkel, így még mindig szükségük van egy amőba magra a replikációhoz. A Marseilleviridae egyik képviselője esetében a transzkripció a vírusgyárban kezdődik, de nyilvánvalóan a gazdasejt transzkripciós apparátusának részvétele miatt [4] .
A Mimivírus család új tagjának felfedezésével[ dátum? ] Mamavírust , az első virofágot fedezték fel – egy vírust, amelynek szaporodása a gazdavírustól függ. A Mamavirus vírusgyárakban kis ikozaéderes virionokat találtak, amelyek nem hasonlítanak a Mamavirus virionokhoz . Az új vírus a "virophage Sputnik" nevet kapta [4] .
A virofág genomokat 17-29 ezer bp hosszúságú körkörös DNS képviseli. és 16-34 gént tartalmaznak, amelyek közül néhány homológ az óriási vírusgénekkel. A Szputnyik után számos további virofágot írtak le, amelyek mindhárom vonal (A, B és C) mimivírusainak részvételével szaporodnak. Leírtak egy virofágot, amely csak a B és C vonalba tartozó Mimivírusokon tudott parazitálni; A Mimivírus A vonal ellenálló volt vele. Ezt a virofágot Zamilonnak nevezték el . Ugyanakkor a mimivírus A vonal genomjában a Zamilonhoz tartozó szekvenciákat találtak. Az általuk alkotott klaszter a MIMIVIRE nevet kapta (az angol mimivirus virophage proof element szóból ), és eleinte azt hitték, hogy működési elve hasonló a bakteriofágok ellen védelmet nyújtó bakteriális CRISPR /Cas rendszerek működéséhez . A legújabb kutatások azonban azt sugallják, hogy a MIMIVIRE-nek semmi köze a CRISPR/Cas-hoz. Érdekes módon virofág genomok másolatait találták a Bigelowiella natans tengeri chlorarachniophyta alga genomjában [4] .
Az óriásvírusok nemcsak a virofágoktól szenvednek. 2012-ben mobil genetikai elemeket találtak az egyik mimivírus, a "transpovironok" genomjában. A transzpovironok hétezer bp-ből állnak. és 6-8 fehérjét kódoló gént tartalmaznak, és a végükön hosszú fordított ismétlődések találhatók . Minden transzpoviron I. típusú helikáz domént és Cys2His2 (C2H2) cink ujj domént tartalmazó fehérjéket kódol . Nyilvánvalóan a transzpovironok saját fehérjéiket és a gazdavírus fehérjéit is felhasználják a szaporodáshoz. A transzpovironok még a B. natans alga genomjába inszertált virofágok genomjában is kimutathatók [9] . Mint már említettük, transzponálható genetikai elemeket (MITE-ként ismertek) azonosítottak a Pandoravirus salinus genomjában . A transzpovironokhoz hasonlóan terminális invertált ismétlődéseik vannak, de nem kódolnak semmilyen fehérjét [10] .
Az egyik legszokatlanabb tulajdonság, amely elválasztja az óriási vírusokat más vírusoktól, az olyan gének jelenléte, amelyek termékei részt vesznek a transzlációban. A tupanvírusnak a transzlációhoz szükséges teljes fehérje- és RNS-készlete is van, a riboszómák komponensein kívül. Didier Raoult francia mikrobiológus (aki először tanulmányozta a mimivírust) azt javasolta, hogy az óriási vírusok az ősi sejt evolúciós redukciója eredményeként keletkeztek, és az élet negyedik tartományát képviselik , az archaeák, baktériumok és eukarióták mellett. Lehetséges, hogy az óriásvírusok megjelenése idején a Földön több, egymástól függetlenül kialakult sejtes organizmusvonal élt , amelyek közül a mai napig csak egy maradt fenn, és az óriásvírusok valamelyik kihalt vonal leszármazottai lehetnek [11] .
A szó szoros értelmében az óriásvírusok azonban nem lehetnek doménok, mivel a sejtes organizmusok három doménre való felosztása rRNS gének összehasonlításával történt , amelyekkel az óriásvírusok nem rendelkeznek. Ezért 2013-ban Didier Raoult azt javasolta, hogy hagyjanak fel a három tartomány rendszerével, és lépjenek át a négy TRUC rendszerre – ez a Things Resisting Uncompleted Classification (angol nyelvből - „az entitások, amelyek nem alkalmasak a hiányos osztályozásra”) rövidítése. Így az egész földi élet négy TRUC-ra osztható – eukariótákra, baktériumokra, archaeákra és óriásvírusokra. Ugyanakkor a többi vírus továbbra is kívül marad az élővilág rendszerén. Az óriásvírusok külön életágba történő izolálását szkepticizmussal fogadta Jevgenyij Kunin amerikai biológus , aki úgy véli, hogy az óriásvírusok izolálása filogenezis -rekonstrukciós hibákkal jár , és ennek eredménye a sejtes organizmusokban közös gének nagy száma. vízszintes átvitel [11] .
Az óriásvírusok mikroorganizmusok , mivel a mikroorganizmusok definíció szerint fénymikroszkóp alatt látható organizmusok, ami teljes mértékben vonatkozik az óriásvírusokra [3] .
Az a tény, hogy az óriásvírusok vírusgyára valójában a fertőzött sejt (virocell) magja, arra utal, hogy az óriásvírusok evolúciója és az eukarióták evolúciója szorosan összefügghet. A vírusgyár és a sejtmag közötti hasonlóság semmiképpen sem felszínes: mindkét struktúra a citoplazmában található, és gyakran a vírusgyárak veszik körül magukat endoplazmatikus retikulum membránokkal , amelyek a virionok membránforrásaként szolgálnak. Számos NCLDV-ben vírusgyárak gyűlnek össze a mikrotubulus-szervező központ közelében , amely részt vesz a nukleáris felosztásban. Atomerőmikroszkópos vizsgálattal kimutatták, hogy a vírusgyárak a magburok invaginációjából származó hólyagok összeolvadásával is képződnek. Végül a Mollivírus és bizonyos mértékig a Pandoravírus magát a sejtmagot használja vírusgyárként, a nukleáris membránokat pedig a virionok belső membránjainak forrásaként [12] .
Feltételezhető, hogy a sejtmag az ősi NCLDV vírusgyárából származik, amely protoeukarióta sejtben szaporodott el. Ezt követően a vírusgenom összeolvadt egy protoeukarióta sejt genomjával, és elvesztette a képességét, hogy virionokat képezzen, örökre az eukarióta genom részévé vált [12] .
Egy másik forgatókönyvet javasoltak, amely szerint az óriási vírusok éppen ellenkezőleg, egy ősi eukarióta sejt magjából származnak. Feltételezhető, hogy a sejtmag azután vált vírusgyárré, hogy megjelentek benne a virionok kialakulásához szükséges gének. Nem világos azonban, hogyan lehet egy teljes kromoszómát egy virionba csomagolni [12] .
A harmadik hipotézis szerint a sejtmag védőszerkezetként jelent meg egy protoeukarióta sejt vírussal való kölcsönhatása következtében. A sejtmag lehetővé tette a sejtgenom replikációjának és transzkripciójának megvédését a vírus hatásától, azonban az evolúció során a legtöbb vírus megtanulta leküzdeni ezt a gátat [12] .
Úgy tűnik, az óriásvírusok nagyon elterjedtek a természetben: tengeri és édesvízi mintákban, valamint a világ minden tájáról gyűjtött talajmintákban találták őket. Amőba gazdáik szintén nagyon elterjedtek, és gyakran emberek közelében élnek. Néhány óriási vírust, nevezetesen a mimivírusokat különféle állatokból – osztrigákból , piócákból , majmokból és tehenekből – izoláltak . A Marseillevírust Diptera - ból izolálták , a Faustovírust pedig egyszer harapáskor találták meg [ 13] .
Óriási vírusokat többször is találtak emberektől vett biológiai anyagokban. Egészséges emberek székletében és vérében , tüdőgyulladásban szenvedő betegek felső légúti kaparékában, és még a keratitisben szenvedő betegek által használt kontaktlencse -folyadékban is megtalálhatók . 2013-ban Marseille -vírust találtak egy adenitisben szenvedő tizenegy hónapos gyermek vérében és nyirokcsomóiban . Óriási vírusok gyakran megtalálhatók az emberrel kapcsolatos metagenomikai adatokban. Tehát valószínűleg mimivírusokhoz tartozó szekvenciákat találtak az emberi székletben és koprolitokban , nyálban és a hüvely nyálkahártyájában . A virofágokhoz kapcsolódó szekvenciák a gyomor-bél traktusban találhatók . Pandoravírust , Pithovírust és Faustovírust azonosítottak különböző májpatológiákban szenvedő betegek plazmájában [13] .
A mimivírusok bejuthatnak az emberi és az egér fagocitáiba. A mimivírus egérmakrofágba való bejutása után 30 órán belül a sejtben lévő vírus DNS mennyisége jelentősen megnő, és a fertőzött makrofágokból származó kivonat az amőbák líziséhez vezet. Azt is megállapították, hogy a mimivírus képes szaporodni az emberi perifériás vér mononukleáris sejtjeiben, és elnyomja az interferon által stimulált gének expresszióját ezekben a sejtekben. 21 nappal az immortalizált humán T-limfociták Marseillevírus fertőzése után nemcsak vírus DNS-t, hanem teljes virionokat is sikerült kimutatni bennük. Így az óriásvírusok sikeresen szaporodhatnak az amőbákon kívül [13] .
A Mimivírust véletlenül fedezték fel a tüdőgyulladás kitörésének okának vizsgálata közben. A tüdőgyulladásban szenvedő betegek vérplazmájában a mimivírusok lényegesen nagyobb számban találhatók meg, mint az egészséges emberekben. Azoknál a betegeknél, akik már a kórházban elkapták a tüdőgyulladást, számos mimivírus elleni antitestet mutattak ki a vérben. Ugyanakkor független tanulmányok kimutatták, hogy a mimivírusok sokkal nagyobb mennyiségben vannak jelen a kórházakban, mint a hagyományos helyiségekben. Egy tüdőgyulladásban megbetegedett laboráns esetét írták le, aki sokat dolgozott puszta kézzel mimivírussal. A vérében 23 Mimivirus fehérje elleni antitesteket találtak, amelyek közül 4 egyedi volt a Mimivírusra. Hasonló eset történt 1968-ban egy laboratóriumi asszisztenssel, aki nem tartotta be a biztonsági szabályokat , amikor az Epstein-Barr vírussal dolgozott, és végül fertőző mononukleózisban betegedett meg . Mint később kiderült, a fertőző mononukleózist az Epstein-Barr vírus okozza. Két laoszi útjáról Franciaországba visszatérő, astheniában , lázban , izomfájdalomban és hányingerben szenvedő betegnél a mimivírusokat parazitáló Szputnyik virofág elleni antitesteket mutattak ki a vérben [13] .
Jelenleg tehát még korai az óriásvírusokat egyértelműen a humán kórokozók közé sorolni, de határozottan kijelenthető, hogy számos emberi betegség patogenezisében vesznek részt [13] .
Hozzászólások
Források