| Virusten ryhmä | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| |||||
| Nimi | |||||
| jättiläisiä viruksia | |||||
| otsikon tila | |||||
| ei määritetty | |||||
| tieteellinen nimi | |||||
| Jättiläiset virukset [K 1] | |||||
| Vanhemman taksoni | |||||
| Verkkotunnusvirukset _ _ _ _ | |||||
Jättiläiset virukset ovat ryhmä erittäin suuria viruksia , jotka voidaan nähdä valomikroskoopilla ; ne eivät ole kooltaan huonompia kuin bakteerit , tämän vuoksi ne luokiteltiin ensin grampositiivisiksi bakteereiksi . Heidän genomit ovat erittäin suuria ja sisältävät usein geenejä , jotka koodaavat proteiinisynteesin komponentteja , mitä ei koskaan nähdä muissa viruksissa; lisäksi jotkin tämän virusryhmän edustajissa tunnistetut geenit ovat tuntemattomia muiden organismien osalta. Useimmilla jättiläisviruksilla on proteiinikapsidi , joka on tyypillinen muille viruksille , mutta joitain jättiläisiä viruksia ympäröi erityinen kalvo (proteiinikuori). Tyypillisesti jättiläisvirukset tartuttavat protisteja . Joitakin jättiläisiä viruksia loistavat virofagit . laskee, [ kenen toimesta? ] , että jättiläisvirukset ovat vaarattomia ihmisille, mutta näyttää siltä[ missä? ] yhä enemmän todisteita päinvastaisesta .
ICTV :n vuoden 2018 tietojen mukaan on tunnistettu kaksi jättiläisvirusperhettä - Mimiviridae ja Marseilleviridae [ 1 ] .
Joskus termiä "gyrus" käytetään suhteessa jättiläisviruksiin [2] .
Jättivirusten tutkimuksen historia alkoi vuonna 1992 Englannissa . Tutkiessaan keuhkokuumeen puhkeamisen syitä tutkijat tutkivat ilmajäähdytysjärjestelmästä otettuja vesinäytteitä. Näytteitä inkuboitiin jonkin aikaa ameebojen Acanthamoeba polyphaga -viljelmän kanssa solunsisäisten patogeenien havaitsemiseksi , jotka ovat samanlaisia kuin Legionella -suvun bakteerit , jotka elävät amebojen sisällä. Tutkijat pystyivät havaitsemaan tuntemattoman patogeenin, joka oli näkyvissä valomikroskoopilla ja värjäytyi Gram- positiiviseksi , minkä vuoksi se luokiteltiin bakteeriksi. Äskettäin löydettyä bakteeria ei kuitenkaan voitu kasvattaa puhtaassa viljelmässä ilman ameboja. Yli vuosikymmenen ajan yritykset luokitella uusi bakteeri epäonnistuivat. Standardimenetelmä uusien bakteeri- ja arkkilajien tunnistamiseksi perustuu 16S rRNA :ta koodaavan genomialueen polymeraasiketjureaktion (PCR) lisääntymiseen ja sen myöhempään sekvensointiin . Tätä tuntemattoman bakteerin genomin aluetta ei kuitenkaan ollut mahdollista saada erilaisten PCR-protokollien käytöstä huolimatta. Vuonna 2003 Didier Raoultin ranskalainen tutkimusryhmä tutki tuntematonta mikro-organismia elektronimikroskopialla . Kävi ilmi, että tämä ei ole bakteeri, vaan erittäin suuri virus, jossa on ikosaedrinen kapsidi. Mikro-organismien muistuttavuuden vuoksi uusi virus sai nimen "mimivirus" ( englannin kielestä mimicking microbes - "semlar to micro-organisms"). Siitä lähtien kun virus löydettiin 1800-luvun lopulla, uskottiin yleisesti, että viruksia ei voida nähdä valomikroskoopilla, joten Mimiviruksen löytäminen oli vastoin virologian vakiintuneita periaatteita . Mimiviruksella ei ollut 16S-rRNA-geenejä yksinkertaisesti siksi, että viruksilla ei ole ribosomeja [3] .
Mimiviruksen löytämisen jälkeen monet tutkimusryhmät alkoivat inkuboida amebaviljelmiä erilaisten ympäristönäytteiden kanssa, ja jonkin ajan kuluttua viljelmästä löydettiin monissa tapauksissa erittäin suuria viruksia. Alkuperäiseen protokollaan on tehty monia parannuksia, mikä tekee siitä entistä tehokkaampaa. Myöhemmin tutkijat alkoivat kasvattaa viruksia ei vain amebaviljelmissä, vaan myös muiden protistien kulttuureissa . Tällä hetkellä tunnetaan noin sata mimivirustyyppiä . Jättiläisiä viruksia on löydetty jopa Siperian ikiroutanäytteestä . Viime vuosina useita jättiläisviruksia on havaittu metagenomiikan avulla . Vuonna 2008 löydettiin ensimmäinen virofagi ( Sputnik ) - virus, joka voi lisääntyä soluissa vain isäntäviruksen (yleensä jättiläisviruksen) läsnä ollessa ja estää sen onnistuneen lisääntymisen. Tällä hetkellä tunnetaan yli kymmenen virofagilajia [3] .
Jättiläisillä viruksilla tarkoitetaan yleensä viruksia, joiden genomi on pidempi kuin 200 tuhatta emäsparia (bp) ja virioneja , joiden halkaisija on yli 0,2 mikronia . Lisäksi jättiläisviruksilla on useita yhteisiä geneettisiä ja rakenteellisia piirteitä. Ensinnäkin niiden genomeja edustaa aina kaksijuosteinen DNA , ja ne sisältävät merkittävän osan orvogeenejä - Cedratviruksen 31 prosentista Pandoravirus salinuksen 84 prosenttiin . Orpogeenit ovat geenejä, joita ei enää löydy elävistä organismeista (englanninkielisissä lähteissä niitä kutsutaan ORFaneiksi sanojen leikin vuoksi: ORF (open lukukehys) - avoin lukukehys , ja sana ORFan kuulostaa orpolta - "orpo". ) . Toiseksi niiden genomit sisältävät introneja ja inteiinejä ( proteiinimolekyylien osia, jotka voivat itse leikata ja silmukoita aukon päät), sekä liikkuvia geneettisiä elementtejä ( transpovironeja mimiviruksissa ja MITE:itä Pandoravirus salinuksessa ) [ 4] .
Suurin ero jättimäisten virusten ja muiden virusten välillä on, että translaatioon osallistuvat molekyylit koodataan niiden genomissa : aminoasyyli-tRNA-syntetaasit , translaatiotekijät ja tRNA . Vain Pithovirus sibericumilla ei ole tällaisia geenejä . Marseillevirus- , Pithovirus- , Faustovirus- , Kauamoebovirus- ja Cedratvirus - sukujen jäsenillä ei ole tRNA:ta koodaavia geenejä. Jättiläisiä viruksia yhdistävät myös jotkut rakenteelliset ominaisuudet. Esimerkiksi Mimivirus- ja Marseillevirus -virionit on varustettu erityisillä fibrilleillä. Giant- materiaalin vapauttamiseksi ameeban sytoplasmaan jättiläisviruksilla on huokoset, jotka sijaitsevat kapsidien tai tegumenttien yläosissa. Niillä jättiläisviruksilla, joiden virionit on peitetty todellisella kapsidilla, on sen pääproteiinissa erityinen motiivi , joka tunnetaan nimellä double jelly-roll fold . Sitä esiintyy vain kaksijuosteisen genomin omaavien virusten kapsidiproteiineissa eikä missään muualla elävässä maailmassa. Tällaiset proteiinit muodostavat laatan kaltaisia oligomeerejä , jotka lopulta kokoontuvat suljetuksi proteiinikuoreksi [5] . Faustoviruksessa , jossa on kaksikerroksinen kapsidi, hyytelörulla -motiivi löytyy vain ylemmän kerroksen proteiineista [4] .
Jättivirusten taksonominen asemaa ei ole vielä täysin määritetty, ja monet äskettäin kuvatut jättiläisten virusten lajit, suvut ja jopa perheet eivät ole vielä saaneet virallista tunnustusta kansainväliseltä virustaksonomiakomitealta ( ICTV) . Tähän mennessä ICTV on tunnistanut kaksi jättiläisvirusperhettä: Mimiviridae ja Marseilleviridae . Vuonna 2012 sitä ehdotettiin[ kenen toimesta? ] yhdistävät jättiläisvirukset ja NCLDV uuteen järjestykseen - Megavirales . He haluavat sisällyttää Mimiviridae , Marseilleviridae , Ascoviridae , Iridoviridae , Phycodnaviridae , aspharovirukset ja poxvirukset [4] Megavirales -ryhmään .
Mimiviruksen virioni, Mimiviridae -heimon ensimmäinen löydetty jäsen , koostuu 500 nm ikosaedrisestä kapsidista ja sitä peittävistä 75 nm pitkistä fibrilleistä . Nämä fibrillit ovat ainutlaatuisia viruksille ja antavat virionin kiinnittyä bakteeri- , niveljalkaisten ja sienisoluihin . Vuosi mimiviruksen kuvauksen jälkeen sen genomi sekvensoitiin . Kävi ilmi, että mimiviruksen genomia edustaa pyöreä kaksijuosteinen DNA, jonka pituus on 1,2 miljoonaa emäsparia, jossa oletettavasti on 979 geeniä. Joitakin niistä, kuten translaatioproteiinien geenejä (aminoasyyli-tRNA-syntetaasit ja translaatiotekijät), ei ole koskaan aiemmin löydetty virusgenomeista. Yleisesti ottaen Mimivirus-geenit voidaan jakaa neljään ryhmään:
Ydingeeneihin kuuluvat geenit, joita esiintyy myös ns. ydinsytoplasmisissa suurissa DNA-pitoisissa viruksissa (NCLDCV) – viruksissa, joita pidettiin suurimpana ennen mimiviruksen löytämistä. Mimivirusgenomi sisältää sekvenssejä, jotka on lainattu bakteereista, eukaryooteista , arkeista ja muista viruksista. Suurin osa Mimivirus-geeneistä on kuitenkin orpoja, joille ei ole homologeja kaikissa tietokannoista . Genomisen DNA:n lisäksi mimivirusvirioni sisältää tietyn määrän mRNA :ta [3] [4] .
Nyt mimivirus ja sitä lähellä olevat virukset eristetään Mimiviridae -heimosta , joka on jaettu kolmeen linjaan: A, B ja C. Linja A sisältää virukset, kuten mimiviruksen ja ameeba Acantamoeba polyphagan Mamavirus , linja B sisältää Mumuvirus Acantamoeba polyphaga ja sen edustajan. linjan C voi toimia Megavirus chiliensisinä . Joitakin Mimiviridae -heimon edustajia ei voitu liittää mihinkään luetelluista linjaista, kuten Cafeteria roenbergensis virus (CroV), joka tartuttaa protisti Cafeteria roenbergensis [3] .
Kuusi vuotta mimiviruksen löytämisen jälkeen kuvattiin toinen jättiläinen virus, joka saastuttaa ameboja. Kuten Mimivirus, se löydettiin vedestä ilmajäähdytyslaitoksesta, mutta tällä kertaa Pariisista . Uusi virus sai nimekseen Marseillevirus . Sen virioni on pienempi kuin Mimiviruksen virioni ja sen ikosaedrinen kapsidi on 250 nm . Marseilleviruksen genomi on kaksijuosteinen pyöreä DNA, joka sisältää 457 geeniä , jotka eroavat merkittävästi Mimiviruksen geenistä. Niiden joukossa on kaksi geeniä, jotka koodaavat histonin kaltaisia proteiineja. Marseillevirusgeenien joukossa voidaan kuitenkin erottaa samat neljä pääryhmää - ydingeenit, paralogigeenit, horisontaalisesti hankitut geenit ja orpogeenit. Kuten mimivirus, myös Marseille -viruksen genomi sisältää geenejä, jotka ovat peräisin eukaryooteista (mukaan lukien isäntäameba), bakteereista, arkeista ja viruksista, myös jättiläisistä. Oletetaan, että niin korkea genomin mosaiikkitaso johtuu intensiivisestä geenien vaihdosta muiden isäntäameeban sytoplasmassa elävien organismien kanssa [4] .
Vuosina 2011-2014 vesinäytteistä löydettiin neljä Marseille -virukseen liittyvää virusta eri puolilta maailmaa . Lisäksi yksi sukulainen virus löydettiin hyönteisestä Tunisiasta ja toinen Marseille - viruksen sukulainen löydettiin terveen ihmisen ulosteista Senegalissa , mikä oli ensimmäinen ennakkotapaus jättiläisten virusten havaitsemiseksi ihmisperäisistä näytteistä. Marseillevirus ja siihen liittyvät virukset luokitellaan Marseilleviridae -heimoon [4] .
Vuonna 2013 kuvattiin kaksi uutta jättiläisvirusta, nimeltään Pandoravirus salinus ja Pandoravirus dulcis . Nämä organismit ovat olleet tunnettuja pitkään, mutta, kuten Mimiviruksen tapauksessa, niiden virusluonnetta ei heti vahvistettu. Kuten Mimiviruksen tapauksessa, epätavallinen koko oli harhaanjohtava: niiden virionit saavuttavat noin 1 mikronin pituuden ja 0,5 mikronin halkaisijan. Heidän genomin koko on 1,9 ja 2,5 miljoonaa bp. mikä on tällä hetkellä ehdoton ennätys virusten joukossa. Suurin osa Pandoraviruksen geeneistä (84 % P. salinukselle ) on orpogeenejä. Pandoraviruksella on omat ainutlaatuiset transposoninsa , jotka tunnetaan nimellä MITEs ( englanninkielisestä miniature inverted repeat transposable elements - "miniatyyri liikkuvat elementit käänteisillä toistoilla") [4] .
Vuoteen 2017 asti uskottiin, että Pandoravirus- suvun viruksille oli ominaista kapsidiproteiineja koodaavien geenien kanssa homologisten geenien täydellinen puuttuminen niiden genomista. Tästä syystä niillä ei ole kapsidia eikä mitään rakennetta, edes vähän sen kaltaista. Niiden virioneja ympäröi noin 70 nm paksu erityinen vaippa (tegumentti) , jonka yläosassa on huokos, jonka kautta virionin sisältö tulee ameeban sytoplasmaan. Vuonna 2017 Pandoraviruksesta tunnistettiin geeni, joka voi koodata kapsidiproteiinia. Lisäksi muut virusominaisuudet ovat täysin Pandoravirukselle ominaisia : kuten kaikki virukset, ne lisääntyvät soluissa ja jättävät ne virioneiksi, ja niiden genomista puuttuu geenejä, jotka koodaavat ribosomikomponentteja ja solun jakautumiseen liittyviä proteiineja [4] .
Vuonna 2015 kuvattiin kolmas Pandoravirus -suvun laji , Pandoravirus inopinatum . Sen genomi sisältää 2,24 miljoonaa bp. ja 85 % ja 89 % osuvat yhteen P. salinuksen ja P. dulciksen genomien kanssa , vastaavasti. Vuonna 2018 ilmoitettiin vielä kolmen suvun lajin löydöstä - Pandoravirus quercus , Pandoravirus neocaledonia , Pandoravirus macleodensis . On myös ehdotettu, että suvun Pandoravirus erotettaisiin omaksi perhekseen Pandoraviridae [6] .
Vuonna 2013 löydettiin virus, jota pidettiin tähän päivään asti suurimpana viruksena - Pithovirus sibericum . Se eristettiin yli 30 tuhatta vuotta vanhasta Siperian ikiroutanäytteestä viljelemällä ameeba Acanthamoeba castellanii -soluissa . Ulkoisesti sen virionit ovat samanlaisia kuin Pandoraviruksen virionit , mutta huomattavasti suurempia - niiden pituus voi olla 1,5 mikronia , mikä on tällä hetkellä absoluuttinen ennätys virusmaailmassa. Kuten Pandoravirus , Pithovirus virioneja ympäröi 60 nm paksu iho, jossa on säännöllinen kuusikulmainen apikaalinen huokos . Pithoviruksella ei myöskään ole tyypillistä kapsidia , mutta tämän viruksen genomista löydettiin geeni, joka on epämääräisesti samanlainen kuin Iridoviridae -heimon edustajien kapsidiproteiinia koodaava geeni . Pithovirus on geenikoostumukseltaan lähimpänä Marseilleviridae- ja Iridoviridae -virusta . Yli viidesosa Pithoviruksen genomista edustaa säännöllisin väliajoin sijaitsevia saman ei-koodaavan toiston kopioita [4] .
Siitä lähtien kun ensimmäinen pithovirus eristettiin hyvin vanhasta näytteestä, on arveltu, että pithovirus on kuollut sukupuuttoon kauan sitten. Vuonna 2016 Etelä- Ranskasta peräisin olevasta jätevesinäytteestä löydettiin kuitenkin toinen Pithovirus , Pithovirus massiliensis . Yllättäen Pithovirus- virionien jättimäisestä koosta huolimatta niiden genomit eivät ole kovin suuria: P. sibericum -genomin koko on noin puolet Mimiviruksen genomista [4] .
Vuonna 2014 toinen jättiläinen virus, Mollivirus sibericum , eristettiin samasta ikiroutanäytteestä kuin Pithovirus . Kuten Pithovirus , se lisääntyy ameebassa Acanthamoeba castellanii . Molliviruksen pallomainen virioni saavuttaa halkaisijaltaan 500-600 nm ja sisältää 625 tuhatta emäsparia pitkän genomin. Virioneihin on pakattu virusgenomin lisäksi monia amebaproteiineja, mukaan lukien ribosomaaliset . Geneettisesti mollivirus, vaikkakin hyvin etäällä, on lähinnä Pandoravirusta [4] .
Acanthamoeba -suvun ameebin lisäksi ameebaa Vermamoeba vermiformis , joka on tyypillisin ihmisen uloste- ja sairaalavesinäytteistä , käytetään soluina jättiläisten virusten eristämiseen . Tämän ameban avulla jätevedestä eristettiin vuonna 2015 toinen jättiläinen virus, Faustovirus . Sen kapsidi on ikosaedrin muotoinen ja koostuu kahdesta proteiinikerroksesta eikä yhdestä, kuten useimmissa viruksissa. Myöhemmin Faustovirus -suvun viruksia löydettiin eri puolilta maailmaa, mutta kaikissa tapauksissa niitä havaittiin vain viemäristä, joten ne voivat toimia ulosteen aiheuttaman veden saastumisen indikaattorina. Jättiviruksista ja NCLDV:istä Faustovirusten lähimmät sukulaiset ovat Asfarviridae , sian patogeeni , mutta Faustoviruksen genomi on kolme kertaa suurempi kuin Asfarviridaen genomit . Faustoviruksen genomit saavuttavat 456-491 tuhatta emäsparia. ja sisältävät 457-519 geeniä. Kummallista kyllä, kapsidiproteiineja koodaavat geenit ovat hajallaan 17 000 bp:n alueella, joten nämä geenit voivat olla voimakkaasti silmukoituneita . Ennen tätä virusmaailmassa silmukointia oli kuvattu vain adenoviruksissa ja mimiviruksen kapsidiproteiinigeenissä [4] .
V. vermiformiksen käyttö viljelyssä yhdessä erilaisten ulkomaailmasta otettujen näytteiden kanssa on mahdollistanut toisen jättiläisvirusryhmän, joka tunnetaan nimellä Kaumoebavirus , kuvaamisen . Kuten Faustovirus , ne on eristetty jätevesinäytteistä, eikä niillä ole lähisukulaisia tunnettujen virusten joukossa. Faustovirus- ja Asfaviridae - suvun virukset ovat lähimpänä Kaumoebavirusta . Kapsidi on muodoltaan ikosaedrisen muotoinen. Kapsidiproteiinien geenit ovat hajallaan 5000 bp:n alueella. Genomikoon suhteen Kaumoebavirus on lähimpänä Marseille -virusta [4] .
Vuonna 2016 Algeriasta peräisin olevasta vesinäytteestä löydettiin uusi jättiläinen virus Cedratvirus käyttämällä ameeba A. castellanii . Tällä hetkellä tunnetuista viruksista Pithovirus on sitä lähinnä , vaikka vain viidesosa Cedratvirus -geeneistä on samanlaisia kuin Pithovirus- geenejä . Cedratvirus eroaa muista jättiläisviruksista kaksikerroksisten kansien läsnäolossa. Tartunnan alkuvaiheessa virionit peittyvät 40 nm paksulla kalvolla , kun taas kypsillä virioneilla se on 55 nm paksu . Virionin sisältö tulee sytoplasmaan apikaalisen huokosen kautta. Cedratviruksen genomikoko on lähellä Pithoviruksen genomikokoa . Toinen Cedratvirus -suvun edustaja kuvattiin vuonna 2017. Molempien genomeilta puuttuvat ei-koodaavat toistot, joita on niin runsaasti Pithovirus- genomissa [4] .
Pacmanvirus kuvattiin vuonna 2017 käyttämällä ameeba A. castellanii . Nämä virukset ovat saaneet nimensä kapsidin muodosta, joka nähdään negatiivisesti värjäytyneenä elektronimikroskoopilla : se näyttää samannimisen Pac-Man- videopelin päähenkilöltä . Pacmanvirus lisääntyy hyvin nopeasti, ja 8 tunnin kuluessa tartunnasta tapahtuu amebasolujen hajoaminen . Virionin ja genomin koon suhteen Pacmanvirus on lähellä Kaumoebavirusta ja Faustovirusta, ja Faustovirus , Asfaviridae ja Kaumoebavirus ovat Pacmanviruksen lähimmät sukulaiset [ 4] .
Helmikuussa 2018 ilmoitettiin kahden läheisesti sukulaisen jättiläisviruksen, nimeltä Tupanvirus Soda Lake ja Tupanvirus Deep Ocean , löydöstä niiden vesinäytteiden alkuperän mukaan, joista ne eristettiin. Ne voivat tartuttaa ameebot A. castellanii ja V. vermiformis . Tupanviruskapsidit ovat suunnilleen samankokoisia kuin mimivirukset (noin 450 nm ), mutta niillä on myös pitkä, noin 550 nm pitkä , sylinterimäinen häntä, joka on kiinnittynyt kapsidin pohjaan. Yhdelläkään tällä hetkellä tunnetuista viruksista ei ole näin suuria kapsidilisäkkeitä [7] .
Tupanviruksen genomia edustaa lineaarinen kaksijuosteinen DNA, jonka pituus on noin 1,5 miljoonaa emäsparia. Genomi sisältää 1200-1400 avointa lukukehystä, joista noin 380 on orpogeenejä. Tupanvirus -suvun lajit ovat virusten ehdottomia mestareita koodattujen translaatiokomponenttien lukumäärän suhteen. Itse asiassa täydellistä sarjaa varten heiltä puuttuu vain ribosomeja. Heillä on geenejä noin 20 aminoasyyli-tRNA-syntetaasille, 70 tRNA :lle , joissa Tupanvirus Deep Ocean jopa sisältää tRNA:ta harvinaiselle aminohapolle pyrrolysiinille , kahdeksan translaation aloitustekijää , yksi elongaatiotekijä ja yksi lopetustekijä sekä joukko lisäproteiineja. käännöksessä. Tupanviruksen lähimmät sukulaiset ovat mimivirukset , ja niin läheisiä, että Tupanvirus -suvun oletetaan kuuluvan Mimiviridae -heimoon [7] .
Vuonna 2019 ilmoitettiin, että Japanissa on löydetty uusi jättiläinen virus, joka tartuttaa ameba A. castellanii -lajin kuumasta lähteestä . Uusi virus sai nimekseen Medusavirus . Siinä on halkaisijaltaan 260 nm ikosaedrillinen kapsidi , jossa on epätavallisia lisäyksiä pallomaisilla kärjillä. Genomia edustaa 381 tuhatta emäsparia pitkä kaksijuosteinen DNA-molekyyli, johon on koodattu 461 oletettua proteiinia. Medusaviruksen ja isäntäameeban välillä on tapahtunut lukuisia horisontaalisia geeninsiirtoja molempiin suuntiin . Niiden ansiosta kaikkia viittä histonia ja eukaryoottista DNA-polymeraasia koodaavat geenit ilmestyivät Medusaviruksen genomiin ja kapsidiproteiineja koodaavia geenejä löydettiin A. castellanii -genomista . Morfologisesti ja fylogeneettisesti Medusavirus on hyvin kaukana muista jättiläisviruksista, joten löytäjät ehdottivat sen erottamista omaan perheeseensä Medusaviridae [8] .
Suurin osa tällä hetkellä tunnetuista jättiläisviruksista saastuttaa Acanthamoeba -suvun ameeba . Ei kuitenkaan tiedetä, onko heillä muita isäntiä. Nämä amebat ruokkivat monenlaisia mikro -organismeja : bakteereja, hiivaa ja muita sieniä, viruksia ja leviä , joten niiden sytoplasmassa on paljon vierasta DNA:ta. Todennäköisesti jättimäisten virusgenomien mosaiikki johtuu intensiivisestä horisontaalisesta geeninsiirrosta "solunaapureista". Joitakin jättiläisiä viruksia on kuvattu toisessa amebalajissa, V. vermiformiksessa . Useat mimivirusten kaukaiset sukulaiset tartuttavat meren siimoleviä ja yksisoluisia leviä . Yritykset käyttää muita soluja kuin ameboja jättiläisten virusten kasvattamiseen ovat toistaiseksi epäonnistuneet [4] .
On kuitenkin todisteita siitä, että jättiläisvirukset voivat elää paitsi ameboissa. Kokeet ovat esimerkiksi osoittaneet, että mimivirukset voivat päästä fagosyyttisoluihin ( monosyyttejä ja makrofageja ) ihmisissä ja hiirissä , ja hiirillä on jopa kuvattu mimivirusinfektio, joka vaikuttaa makrofageihin. On myös osoitettu, että mimivirus voi replikoitua ihmisen mononukleaarisissa perifeerisissä verisoluissa stimuloiden tyypin I interferonin vapautumista ja estämällä interferonin stimuloimien geenien ilmentymistä näissä soluissa. Lisäksi Marseillevirus -suvun virukset voivat tunkeutua immortalisoituihin ihmisen T-lymfosyytteihin , ja niitä on jopa löydetty imusolmukkeiden makrofageista [4] .
Jättiläisten virusten elinkaari kestää 6-24 tuntia. Virukset tulevat soluun pääsääntöisesti fagosytoosin kautta , mutta Marseillevirus -suvun virukset voivat päästä solulimaan endosytoosin avulla . Nämä jättiläisvirukset eroavat merkittävästi muista viruksista, jotka tulevat soluun vuorovaikutuksessa sen pinnalla olevien reseptorien kanssa. Kun virioni tulee sytoplasmaan, sen sisäkalvo , joka sijaitsee kapsidin alla, sulautuu vesikkelikalvoon ja virionin sisältö kaadetaan sytoplasmaan. Sen jälkeen alkaa virustehtaiden muodostuminen - sytoplasman erityisalueet, joissa tapahtuu viruksen DNA:n replikaatio ja viruspartikkelien kokoonpano. Usein jättimäisten virusten infektoituessa myös ytimen morfologia muuttuu . Pandoraviruksella tai Molliviruksella infektoiduissa soluissa havaitaan tuman vaipan invaginaatioita , ja Molliviruksen tapauksessa virustehtaat jopa pääsevät tumaan. Itse asiassa virustehtaasta tulee viruksella infektoituneen solun toiminnallinen ydin (virokletit) [4] .
Virionien kerääntyminen jättiläisviruksiin tapahtuu eri tavoin. Mimivirusten tapauksessa sisäkalvon muodostuminen, kapsidin kokoaminen, DNA-pakkaus ja fibrillien kokoaminen tapahtuvat peräkkäin, ja niihin liittyy virionien liikkuminen virustehtaan keskustasta sen reunoille. Pandoraviruksessa ja Molliviruksessa kuoren ja virionin sisäisen sisällön kokoonpano tapahtuu samanaikaisesti. Jättiläisten virusvirionien vapautumiseen liittyy amebasolun hajoaminen, ja vain Mollivirusvirionit poistuvat solusta eksosytoosin kautta [4] .
Sen perusteella, että jättiläisten virusten genomissa on geenejä, jotka koodaavat transkriptio- ja translaatioproteiineja, ne ovat jossain määrin riippumattomia isäntäsolusta replikaation suhteen . Pandoravirukselta , Mollivirukselta ja yhdeltä Marseilleviridae - heimosta puuttuu kuitenkin transkriptioon liittyviä proteiineja, joten ne tarvitsevat edelleen ameeban ytimen replikoituakseen. Yhden Marseilleviridaen edustajan tapauksessa transkriptio alkaa virustehtaasta, mutta ilmeisesti johtuen isäntäsolun transkriptiolaitteiston osallistumisesta [4] .
Kun Mimivirus-perheen uusi jäsen löydettiin,[ päivämäärä? ] Mamavirus , ensimmäinen virofagi löydettiin - virus, jonka lisääntyminen riippuu isäntäviruksesta. Mamavirusvirustehtaista on löydetty pieniä ikosahedrisiä virioneja, jotka eivät ole samanlaisia kuin Mamavirus-virionit . Uusi virus sai nimekseen "virofagi Sputnik" [4] .
Virofagin genomeja edustaa pyöreä DNA, jonka pituus on 17-29 tuhatta emäsparia. ja sisältää 16-34 geeniä, joista osa on homologisia jättiläisvirusgeenien kanssa. Sputnikin jälkeen kuvattiin useita muita virofageja, jotka lisääntyvät kaikkien kolmen linjan (A, B ja C) mimivirusten osallistuessa. Kuvattiin virofagi, joka pystyi loistamaan vain B- ja C-linjojen mimiviruksia; Mimivirus-linja A oli vastustuskykyinen sille. Tämän virofagin nimi oli Zamilon . Samaan aikaan Zamiloniin kuuluvia sekvenssejä löydettiin mimiviruslinjan A genomista. Heidän muodostamansa klusterin nimeksi annettiin MIMIVIRE ( englanninkielisestä sanasta mimivirus virophage proof element ), ja aluksi uskottiin, että sen toimintaperiaate on samanlainen kuin bakteerien CRISPR / Cas -järjestelmien toiminta, jotka tarjoavat suojan bakteriofageja vastaan . Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat kuitenkin siihen, että MIMIVIREllä ei ole mitään tekemistä CRISPR/Casin kanssa. Mielenkiintoista on, että meren klorarakniofyyttilevän Bigelowiella natans [4] genomista löydettiin kopioita virofagigenomeista .
Jättiläiset virukset eivät kärsi vain virofageista. Vuonna 2012 liikkuvia geneettisiä elementtejä löydettiin yhden mimiviruksen, nimeltään "transpovirons", genomista. Transpovironit koostuvat seitsemästä tuhannesta emäsparista. ja sisältävät 6-8 proteiinia koodaavaa geeniä, ja niiden päissä on pitkiä käänteisiä toistoja . Kaikki transpovironit koodaavat proteiineja, jotka sisältävät tyypin I helikaasidomeenin ja Cys2His2 (C2H2) sinkkisormidomeenin . Ilmeisesti transpovironit käyttävät lisääntymiseen sekä omia proteiinejaan että isäntäviruksen proteiineja. Transpovironeja havaitaan jopa B. natans -levän genomiin lisättyjen virofagien genomeissa [9] . Kuten jo mainittiin, siirrettävät geneettiset elementit (tunnetaan nimellä MITE) on tunnistettu Pandoravirus salinuksen genomista . Kuten transpovironeilla, niillä on terminaaliset käänteiset toistot, mutta ne eivät koodaa proteiineja [10] .
Yksi epätavallisimmista piirteistä, jotka erottavat jättiläisvirukset muista viruksista, on sellaisten geenien läsnäolo, joiden tuotteet ovat mukana translaatiossa. Tupanviruksella on jopa täydellinen sarja translaatioon tarvittavia proteiineja ja RNA:ta ribosomien komponenttien lisäksi. Ranskalainen mikrobiologi Didier Raoult (joka tutki ensin mimivirusta) ehdotti, että jättiläisvirukset syntyivät muinaisen solun evolutionaarisen pelkistyksen seurauksena ja edustavat neljättä elämän aluetta arkeoiden, bakteerien ja eukaryoottien ohella. On mahdollista, että jättiläisten virusten ilmaantumisen aikaan maan päällä asui useita itsenäisesti syntyneitä solueliölinjoja , joista vain yksi on säilynyt tähän päivään asti, ja jättiläisvirukset voivat olla yhden sukupuuttoon kuolleiden linjan jälkeläisiä [11] .
Sanan varsinaisessa merkityksessä jättiläisvirukset eivät kuitenkaan voi olla domeenia, koska solueliöiden jakaminen kolmeen domeeniin tehtiin vertaamalla rRNA-geenejä , joita jättiläisviruksilla ei ole. Siksi Didier Raoult ehdotti vuonna 2013 luopumista kolmen verkkotunnuksen järjestelmästä ja siirtymistä neljään TRUC-järjestelmään - lyhenne sanoista Things Resisting Uncompleted Classification (englannista - "entiteetit, joita ei voida soveltaa epätäydelliseen luokitukseen"). Siten koko maallinen elämä voidaan jakaa neljään TRUC:hen - eukaryootit, bakteerit, arkeat ja jättiläisvirukset. Samaan aikaan muut virukset jäävät edelleen elävän maailman järjestelmän ulkopuolelle. Amerikkalainen biologi Evgeny Kunin suhtautui jättimäisten virusten eristämiseen erilliseen elämänhaaraan skeptisesti , koska hän uskoo, että jättiläisten virusten eristäminen liittyy fysiologian rekonstruktiovirheisiin ja seurauksena on suuri määrä solueliöille yhteisiä geenejä . vaakasuuntainen siirto [11] .
Jättiläiset virukset ovat mikro -organismeja , koska mikro-organismit ovat määritelmän mukaan valomikroskoopilla näkyviä organismeja, mikä koskee täysin jättiläisiä viruksia [3] .
Se tosiasia, että jättiläisten virusten virustehdas on itse asiassa tartunnan saaneen solun (virosolu) ydin, viittaa siihen, että jättiläisten virusten evoluutio ja eukaryoottien evoluutio voivat liittyä läheisesti toisiinsa. Virustehtaan ja solun ytimen samankaltaisuus ei ole mitenkään pinnallista: molemmat rakenteet sijaitsevat sytoplasmassa, ja usein virustehtaita ympäröivät endoplasmiset verkkokalvot , jotka toimivat virionien kalvojen lähteenä. Monissa NCLDV:issä virustehtaat kokoontuvat lähelle mikrotubulusten organisointikeskusta, joka on mukana ydinjakossa. Atomivoimamikroskopiaa käyttämällä osoitettiin, että virustehtaita muodostuu myös rakkuloiden fuusiossa, jotka ovat peräisin ydinvaipan invaginaatiosta. Lopuksi Mollivirus ja jossain määrin Pandoravirus käyttävät itse ydintä virustehtaana ja ydinkalvoja virionien sisäkalvojen lähteenä [12] .
Voidaan olettaa, että solun ydin on peräisin muinaisen NCLDV:n virustehtaalta, joka lisääntyi protoeukaryoottisolussa. Sen jälkeen virusgenomi sulautui protoeukaryoottisen solun genomiin ja menetti kyvyn muodostaa virioneja, ja siitä tuli ikuisesti osa eukaryoottigenomia [12] .
Toinen skenaario on ehdotettu, jonka mukaan jättiläisvirukset päinvastoin ovat peräisin muinaisen eukaryoottisolun ytimestä. Voidaan olettaa, että solutumasta tuli virustehdas, kun siihen ilmestyivät virionien muodostumiseen tarvittavat geenit. Ei kuitenkaan ole selvää, kuinka koko kromosomi voidaan pakata virioniin [12] .
Kolmannen hypoteesin mukaan soluydin ilmestyi suojaavana rakenteena protoeukaryoottisen solun ja viruksen välisen vuorovaikutuksen seurauksena. Ydin teki mahdolliseksi suojata solugenomin replikaatiota ja transkriptiota viruksen vaikutukselta, mutta evoluution aikana useimmat virukset oppivat voittamaan tämän esteen [12] .
Ilmeisesti jättiläisvirukset ovat hyvin yleisiä luonnossa: niitä löydettiin meri- ja makean veden näytteistä sekä maaperänäytteistä , joita kerättiin ympäri maailmaa. Niiden ameba-isännät ovat myös erittäin laajalle levinneitä ja elävät usein ihmisten lähellä. Jotkut jättiläisvirukset, nimittäin mimivirukset, on eristetty eri eläimistä - ostereista , iilimatoista , apinoista ja lehmistä . Marseillevirus eristettiin Dipterasta , ja Faustovirus löydettiin kerran puremasta [13] .
Jättiläisiä viruksia on toistuvasti löydetty ihmisiltä otetuista biologisista materiaaleista. Niitä on löydetty terveiden ihmisten ulosteesta ja verestä, keuhkokuumepotilaiden ylempien hengitysteiden raapumisesta ja jopa keratiittipotilaiden käyttämästä piilolinssinesteestä . Vuonna 2013 Marseille - virus löydettiin adeniittia sairastavan 11 kuukauden ikäisen lapsen verestä ja imusolmukkeista . Jättiläisiä viruksia löytyy usein ihmisiin liittyvistä metagenomisista tiedoista. Joten sekvenssejä, jotka todennäköisesti kuuluivat mimiviruksiin, löydettiin ihmisen ulosteista ja koproliiteista , syljestä ja emättimen limakalvoista . Ruoansulatuskanavasta löytyy virofageihin liittyviä sekvenssejä . Pandoravirus , Pithovirus ja Faustovirus on tunnistettu erilaisista maksasairauksista kärsivien potilaiden plasmassa [ 13] .
Mimivirukset voivat päästä ihmisen ja hiiren fagosyytteihin. 30 tunnin sisällä mimiviruksen tunkeutumisesta hiiren makrofagiin virus-DNA:n määrä solussa kasvaa merkittävästi, ja tartunnan saaneiden makrofagien uute johtaa ameevojen hajoamiseen. Havaittiin myös, että mimivirus voi lisääntyä ihmisen ääreisveren yksitumaisissa soluissa ja supistaa interferonin stimuloimien geenien ilmentymistä näissä soluissa. 21 päivää kuolemattomien ihmisen T-lymfosyyttien Marseille -virustartunnan jälkeen oli mahdollista havaita virus-DNA:n lisäksi myös kokonaisia virioneja niistä. Siten jättiläisvirukset voivat onnistuneesti lisääntyä ameebojen ulkopuolella [13] .
Mimivirus löydettiin vahingossa, kun tutkittiin keuhkokuumeepidemian syytä. Keuhkokuumepotilaiden veriplasmassa mimiviruksia löytyy huomattavasti enemmän kuin terveillä ihmisillä. Jo sairaalassa keuhkokuumeeseen sairastuneiden verestä havaittiin lukuisia vasta -aineita mimivirusta vastaan. Samaan aikaan riippumattomat tutkimukset ovat osoittaneet, että mimiviruksia on sairaaloissa paljon enemmän kuin tavallisissa huoneissa. Kuvattiin yksi tapaus keuhkokuumeeseen sairastuneesta laborantista, joka työskenteli paljon mimiviruksen kanssa paljain käsin. Hänen verestään löydettiin vasta-aineita 23 Mimivirus-proteiinille, joista 4 oli ainutlaatuista Mimivirukselle. Samanlainen tapaus tapahtui vuonna 1968 laboratorion avustajan kanssa, joka ei noudattanut turvallisuussääntöjä työskennellessään Epstein-Barr-viruksen kanssa, ja joka lopulta sairastui tarttuvaan mononukleoosiin . Kuten myöhemmin tiedettiin, tarttuvan mononukleoosin aiheuttaa Epstein-Barr-virus. Kahdella potilaalla, jotka palasivat Ranskaan matkalta Laosista ja kärsivät voimattomuudesta , kuumeesta , lihaskipusta ja pahoinvointista , verestä löydettiin vasta-aineita Sputnik-virofagia vastaan, joka loistaa mimiviruksia [13] .
Tällä hetkellä on siis vielä liian aikaista listata jättiläisviruksia yksiselitteisesti ihmisen patogeenien luetteloon, mutta voidaan ehdottomasti sanoa, että ne ovat mukana monien ihmisten sairauksien patogeneesissä [13] .
Kommentit
Lähteet