Гигантский вирус
Гигантский вирус , иногда называемый гирусом , представляет собой очень крупный вирус , некоторые из которых крупнее типичных бактерий. [1] [2] Все известные гигантские вирусы относятся к типу Nucleocytoviricota . [3]
Описание
[ редактировать ]Хотя точные критерии, определенные в научной литературе, различаются, гигантские вирусы обычно описываются как вирусы, имеющие большие псевдоикосаэдрические капсиды (диаметром от 200 до 400 нанометров). [4] который может быть окружен толстым (около 100 нм) слоем нитевидных белковых волокон. Вирусы имеют большие двухцепочечные ДНК-геномы (от 300 до >1000 тысяч пар нуклеотидов), которые кодируют большой набор генов (порядка 1000 генов). [3] [5] Наиболее охарактеризованными гигантскими вирусами являются филогенетически родственные мимивирус и мегавирус , которые принадлежат к семейству Mimiviridae (также известные как Megaviridae ) и отличаются большим диаметром капсида. [3] [5] Гигантские вирусы из глубин океана, наземных источников и пациентов-людей содержат гены, кодирующие ферменты цитохрома P450 (CYP; P450) . Происхождение этих генов P450 у гигантских вирусов остается неизвестным, но, возможно, они были приобретены от древнего хозяина. [6]
Геномы многих гигантских вирусов кодируют множество необычных генов, не встречающихся у других вирусов, в том числе гены, участвующие в гликолизе и цикле ТСА . [7] ферментация, [8] и цитоскелет . [9] [10] [11]
История
[ редактировать ]Первыми гигантскими вирусами, которые были описаны, были хлорвирусы семейства Phycodnaviridae . Они были обнаружены в 1981 году Расселом Х. Мейнцом, Джеймсом Л. Ван Эттеном, Дэниелом Кучмарски, Китом Ли и Барбарой Анг. Первый хлоровирус первоначально назывался HVCV (вирус Hydra viridis Chlorella), поскольку впервые было обнаружено, что он инфицирует хлореллоподобные водоросли. [13] [14]
Позже были описаны и другие гигантские вирусы, поражавшие морских жгутиконосцев. Первый мимивирус (BV-PW1) был описан в 1995 году. [15] но не был признан таковым до тех пор, пока его секвенированный геном не был выпущен как вирус Cafeteria roenbergensis (CroV) в 2010 году. [16] гигантский вирус Acanthamoeba polyphaga Mimivirus. Впоследствии был охарактеризован [17] (которую в 1993 году ошибочно приняли за бактерию), [18] а затем секвенировали. [19] Термин «гирус» был придуман для обозначения группы в 2006 году. [20]
Генетика и эволюция
[ редактировать ]Геномы гигантских вирусов являются крупнейшими из известных вирусов и содержат гены, кодирующие важные элементы механизма трансляции - характеристика, которая ранее считалась характерной для клеточных организмов. Эти гены включают несколько генов, кодирующих ряд аминоацил-тРНК-синтетаз , ферментов, которые катализируют этерификацию определенных аминокислот или их предшественников в соответствующие родственные тРНК с образованием аминоацил-тРНК , которая затем используется во время трансляции. [5] Присутствие четырех генов, кодирующих аминоацил-тРНК-синтетазу, в геномах мимивирусов и мамавирусов (оба вида относятся к семейству Mimiviridae ), а также открытие семи генов аминоацил-тРНК-синтетазы в геноме мегавируса (включая гены у Mimiviridae ) свидетельствуют о том, что эти крупные ДНК-вирусы возможно, произошли от общего предка клеточного генома посредством редукции генома . [5]
Открытие и последующая характеристика гигантских вирусов вызвали споры об их эволюционном происхождении. Две основные гипотезы заключаются в том, что они произошли от небольших вирусов, получив ДНК от организмов-хозяев; или что они произошли от очень сложных организмов путем редукции генома , потеряв различные функции, включая самовоспроизведение. [21] Возможная сложность наследственного организма также является предметом дискуссий: согласно одному из предположений, он может представлять собой четвертую область жизни, [5] но это было в значительной степени обесценено. [22] [23] [24]
Сравнение крупнейших известных гигантских вирусов
[ редактировать ]| Имя гигантского вируса | Длина генома | Гены | Диаметр капсида (нм) | Покрытие для волос | Генбанк № |
|---|---|---|---|---|---|
| Вирус Бодо Салтанс [25] | 1,385,869 | 1227 белков (прогнозировано) | ~300 | да (~40 морских миль) | MF782455 |
| Чиленсский мегавирус [26] | 1,259,197 | 1120 белков (прогнозировано) | 440 | да (75 морских миль) | JN258408 |
| Мамавирус [27] | 1,191,693 | 1023 белка (прогнозировано) | 500 | да (120 нм) | JF801956 |
| Мимивирус [19] [28] | 1,181,549 | 979 белков 39 некодирующих | 500 | да (120 нм) | NC_014649 |
| М4 [29] (мимивирусный «лысый» вариант) | 981,813 | 756 белков (прогнозировано) | 390 | Нет | JN036606 |
| Тупанвирус [30] | 1,500,000 | 1276–1425 белков | ≥450+550 [31] | KY523104 MF405918 [32] | |
| Вирус Cafeteria roenbergensis [33] | 617 453 (730 Кб) | 544 белка (прогнозировано) | 300 | Нет | NC_014637 |
Весь список находится в списке гигантских вирусов, созданном программой Giant Virus Finder . [34] По состоянию на 11 июня 2018 года их было 183. [35]
| Имя гигантского вируса | Аминоацил-тРНК-синтетаза | Октокораллоподобный 1 МутС | 2 Звездные врата [36] | Известный вирофаг [37] | Цитоплазматическая вирионная фабрика | Хозяин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Чиленсский мегавирус | 7 (Тир, Арг, Мет, Цис, Трп, Асн, Иле) | да | да | нет | да | Акантамеба (Unikonta, Amoebozoa) |
| Мамавирус | 4 (Тир, Арг, Мет, Цис) | да | да | да | да | Акантамеба (Unikonta, Amoebozoa) |
| Мимивирус | 4 (Тир, Арг, Мет, Цис) | да | да | да | да | Акантамеба (Unikonta, Amoebozoa) |
| M4 (лысый вариант мимивируса) | 3 (Мет, Цис, Арг) | да | да | Устойчивый | да | Акантамеба (Unikonta, Amoebozoa) |
| Вирус Cafeteria roenbergensis | 1 (С) | да | нет | да | да | Фаготрофные простейшие (Heterokonta, Stramenopiles) |
1 Мутатор S (MutS) и его гомологи представляют собой семейство белков восстановления несоответствий ДНК, участвующих в системе восстановления несовпадений, которые корректируют точечные мутации или небольшие петли вставки / удаления, образующиеся во время репликации ДНК, повышая точность репликации. 2 Звездные врата — это пятиконечная звездчатая структура, присутствующая на вирусном капсиде и образующая портал, через который внутреннее ядро частицы доставляется в цитоплазму хозяина.
См. также
[ редактировать ]
- Вирус Cafeteria roenbergensis
- Клошневирус
- Мимивирус
- Нуклеоцитовирикота
- Пандоравирус
- Питовирус
- Мамавирус
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рейнольдс К.А. (2010). «Таинственный микроб в воде бросает вызов самому определению вируса» (PDF) . Кондиционирование и очистка воды . Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2014 г.
- ^ Огата Х., Тойода К., Томару Ю., Накаяма Н., Шираи Ю., Клавери Дж.М., Нагасаки К. (октябрь 2009 г.). «Замечательное сходство последовательностей между морским гирусом, заражающим динофлагелляты, и наземным возбудителем вируса африканской чумы свиней» . Вирусологический журнал . 6 (178): 178. дои : 10.1186/1743-422X-6-178 . ПМК 2777158 . ПМИД 19860921 .
- ^ Jump up to: а б с Ван Эттен Дж.Л. (июль – август 2011 г.). «Гигантские вирусы» . Американский учёный . 99 (4): 304–311. дои : 10.1511/2011.91.304 . Архивировано из оригинала 21 июня 2011 г.
- ^ Сяо С., Фишер М.Г., Болотауло Д.М., Уллоа-Рондо Н., Авила Г.А., Саттл, Калифорния (14 июля 2017 г.). «Крио-ЭМ-реконструкция капсида вируса Cafeteria roenbergensis предполагает новый путь сборки гигантских вирусов» . Научные отчеты . 7 (5484): 5484. Бибкод : 2017NatSR...7.5484X . doi : 10.1038/s41598-017-05824-w . ПМК 5511168 . ПМИД 28710447 .
- ^ Jump up to: а б с д и Лежандр М., Арслан Д., Абергель С., Клавери Дж.М. (январь 2012 г.). «Геномика мегавируса и неуловимая четвертая область жизни» . Коммуникативная и интегративная биология . 5 (1): 102–6. дои : 10.4161/cib.18624 . ПМК 3291303 . ПМИД 22482024 .
- ^ Лэмб О.К., Фоллмер А.Х., Голдстоун СП, Нельсон Д.Р., Варрилоу АГ, Прайс КЛ и др. (июнь 2019 г.). «О возникновении цитохрома Р450 у вирусов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (25): 12343–12352. Бибкод : 2019PNAS..11612343L . дои : 10.1073/pnas.1901080116 . ПМК 6589655 . ПМИД 31167942 .
- ^ Монируцзаман М., Мартинес-Гутьеррес Калифорния, Вайнхаймер А.Р., Эйлворд Ф.О. (2020). «Динамическая эволюция генома и сложный метаболизм вироклеток глобально распространенных гигантских вирусов» . Природные коммуникации . 11 (1710): 1710. Бибкод : 2020NatCo..11.1710M . дои : 10.1038/s41467-020-15507-2 . ПМК 7136201 . ПМИД 32249765 .
- ^ Шварц ЧР, стюард ГФ (2018). «Гигантский вирус, поражающий зеленые водоросли, кодирует ключевые гены ферментации» . Вирусология . 518 : 423–433. дои : 10.1016/j.virol.2018.03.010 . ПМИД 29649682 .
- ^ Да Кунья В., Гайя М., Огата Х., Джайон О., Дельмонт Т.О., Патрик Фортерр П. (2020). «Гигантские вирусы кодируют новые типы актинов, возможно, связанные с происхождением эукариотического актина: вирактины». биоRxiv . дои : 10.1101/2020.06.16.150565 . S2CID 219947620 .
- ^ Ха А.Д., Монируцзаман М., Эйлуорд Ф.О. (2021). «Высокая транскрипционная активность и разнообразный функциональный репертуар сотен гигантских вирусов в прибрежной морской системе» . mSystems . 6 (4): e0029321. doi : 10.1128/mSystems.00293-21 . ПМЦ 8407384 . ПМИД 34254826 .
- ^ Кидзима С., Дельмонт Т.О., Миядзаки Ю., Гайя М., Эндо Х., Огата Х. (7 июня 2021 г.). «Открытие вирусных генов миозина со сложной эволюционной историей внутри планктона» . Границы микробиологии . 12 : 683294. doi : 10.3389/fmicb.2021.683294 . ПМЦ 8215601 . ПМИД 34163457 .
- ^ Эйлвард Ф.О., Монируцзаман М., Ха А.Д., Кунин Е.В. (2021). «Филогеномная основа для описания разнообразия и эволюции гигантских вирусов» . ПЛОС Биология . 19 (10): e3001430. дои : 10.1371/journal.pbio.3001430 . ПМЦ 8575486 . ПМИД 34705818 .
- ^ Мейнц, Рассел Х.; Ван Эттен, Джеймс Л.; Кучмарски, Дэниел; Ли, Кит; Анг, Барбара (сентябрь 1981 г.). «Вирусная инфекция симбиотических хлореллоподобных водорослей, присутствующих у Hydra viridis». Вирусология . 113 (2): 698–703. дои : 10.1016/0042-6822(81)90198-7 . ПМИД 18635088 .
- ^ Хосина, Ре; Макино; Харуяма, Ёсихиро; Касахара, Масахиро; Оно, Имамура, Нобутака (13 сентября 2010 г.) . вирус (CvV-BW1), поражающий симбиотические водоросли Paramecium bursaria в озере Бива, Япония» . Virology Journal . 7 : 222. doi : 10.1186/1743-422X-7-222 . ISSN 1743-422X . PMC 2949830. . PMID 20831832 .
- ^ Гарза, Д. Рэнди; Саттл, Кертис А. (31 декабря 1995 г.). «Большие двухцепочечные ДНК-вирусы, вызывающие лизис морских гетеротрофных нанофлагеллят (Bodo sp), встречаются в естественных морских вирусных сообществах» (PDF) . Водная микробная экология . 9 (3): 133–144. дои : 10.3354/ame009203 .
- ^ Фишер, МГ; Аллен, MJ; Уилсон, Вашингтон; Саттл, Калифорния (2010). «Гигантский вирус с замечательным набором генов заражает морской зоопланктон» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 107 (45): 19508–13. Бибкод : 2010PNAS..10719508F . дои : 10.1073/pnas.1007615107 . ПМК 2984142 . ПМИД 20974979 .
- ^ Ла Скола Б, Аудик С, Роберт С, Юнганг Л, де Ламбаллери Х, Дранкур М, Бертлз Р, Клавери ЖМ, Рауль Д (2003). «Гигантский вирус в амебах». Наука . 299 (5615): 2033. doi : 10.1126/science.1081867 . ПМИД 12663918 . S2CID 39606235 .
- ^ «Гигантские вирусы» . Американский учёный . 06 февраля 2017 г. Проверено 02 сентября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Рауль Д., Аудик С., Роберт С., Абергель С., Ренесто П., Огата Х., Ла Скола Б., Сьюзен М., Клавери Дж.М. (ноябрь 2004 г.). «Последовательность генома мимивируса размером 1,2 мегабазы». Наука . 306 (5700): 1344–50. Бибкод : 2004Sci...306.1344R . дои : 10.1126/science.1101485 . ПМИД 15486256 . S2CID 84298461 .
- ^ Клавери, Жан-Мишель; Огата, Хироюки; Аудик, Стефан; Абергель, Шанталь; Зуре, Карстен; Фурнье, Пьер-Эдуар (апрель 2006 г.). «Мимивирус и возникающая концепция «гигантского» вируса» (PDF) . Вирусные исследования . 117 (1): 133–144. arXiv : q-bio/0506007 . doi : 10.1016/j.virusres.2006.01.008 . ПМИД 16469402 . S2CID 8791457 .
- ^ Бичелл Р.Э. «Гены гигантских вирусов намекают на их загадочное происхождение» . Все учтено .
- ^ Шульц Ф., Ютин Н., Иванова Н.Н., Ортега Д.Р., Ли Т.К., Вирхейлиг Дж., Даймс Х., Хорн М., Вагнер М., Йенсен Г.Дж., Кирпидес Н.К., Кунин Е.В., Войк Т. (апрель 2017 г.). «Гигантские вирусы с расширенным набором компонентов системы трансляции» (PDF) . Наука . 356 (6333): 82–85. Бибкод : 2017Sci...356...82S . дои : 10.1126/science.aal4657 . ПМИД 28386012 . S2CID 206655792 .
- ^ Бэкстрем Д., Ютин Н., Йоргенсен С.Л., Дхарамши Дж., Хома Ф., Заремба-Недведска К., Спанг А., Вольф Ю.И., Кунин Е.В., Эттема Т.Дж. (март 2019 г.). «Вирусные геномы из глубоководных отложений расширяют мегавиром океана и поддерживают независимое происхождение вирусного гигантизма» . мБио . 10 (2): e02497-02418. дои : 10.1128/mBio.02497-18 . ПМК 6401483 . ПМИД 30837339 .
- ^ Ютин Н., Вольф Ю., Кунин Е.В. (2014). «Происхождение гигантских вирусов от более мелких ДНК-вирусов, а не из четвертого домена клеточной жизни» . Вирусология . 466–467 (2014): 38–52. дои : 10.1016/j.virol.2014.06.032 . ПМК 4325995 . ПМИД 25042053 .
- ^ Диг К.М., Чоу, Коннектикут, Саттл, Калифорния (март 2018 г.). «Вирус Бодо Салтанс (BsV), инфицирующий кинетопластиды, — окно в наиболее распространенные гигантские вирусы в море» . электронная жизнь . 7 : e33014. doi : 10.7554/eLife.33014 . ПМЦ 5871332 . ПМИД 29582753 .
- ^ Арслан Д., Лежандр М., Зельцер В., Абергель С., Клавери Дж.М. (октябрь 2011 г.). «Отдаленный родственник мимивируса с более крупным геномом подчеркивает фундаментальные особенности мегавирусов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (42): 17486–91. Бибкод : 2011PNAS..10817486A . дои : 10.1073/pnas.1110889108 . ПМК 3198346 . ПМИД 21987820 .
- ^ Колсон П., Ютин Н., Шабалина С.А., Роберт С., Фурнус Дж., Ла Скола Б., Рауль Д., Кунин Е.В. (2011). «Вирусы с более чем 1000 генами: мамавирус, новый штамм мимивируса Acanthamoeba polyphaga и повторная аннотация генов мимивируса» . Геномная биология и эволюция . 3 : 737–42. дои : 10.1093/gbe/evr048 . ПМК 3163472 . ПМИД 21705471 .
- ^ Лежандр М., Сантини С., Рико А., Абергель С., Клавери Дж. М. (март 2011 г.). «Преодоление барьера в 1000 генов для мимивируса с помощью сверхглубокого секвенирования генома и транскриптома» . Вирусологический журнал . 8 (1): 99. дои : 10.1186/1743-422X-8-99 . ПМК 3058096 . ПМИД 21375749 .
- ^ Бойер, М.; Азза, С.; Баррасси, Л.; Клозе, Т.; Кампокассо, А.; Панье, И.; Фурноус, Г.; Борг, А.; и др. (2011). «Мимивирус демонстрирует резкое уменьшение генома после внутриамебной культуры» . Труды Национальной академии наук . 108 (25): 10296–301. Бибкод : 2011PNAS..10810296B . дои : 10.1073/pnas.1101118108 . ПМК 3121840 . ПМИД 21646533 .
- ^ Абраао Х, Силва Л., Силва Л.С., Халил Дж.Ю., Родригес Р., Арантес Т., Ассис Ф., Боратто П., Андраде М., Крун Э.Г., Рибейру Б., Бержье И., Селигманн Х., Гиго Е., Колсон П., Левассер А., Кремер Г. , Рауль Д., Ла Скола Б. (февраль 2018 г.). «Хвостатый гигантский Тупанвирус обладает наиболее полным трансляционным аппаратом из известных виросфере» . Природные коммуникации . 9 (1): 749. Бибкод : 2018NatCo...9..749A . дои : 10.1038/s41467-018-03168-1 . ПМЦ 5829246 . ПМИД 29487281 .
- ^ голова и хвост соответственно
- ^ содовое озеро и глубоководные океанические виды Tupanvirues соответственно
- ^ Фишер, МГ; Аллен, MJ; Уилсон, Вашингтон; Саттл, Калифорния (2010). «Гигантский вирус с замечательным набором генов заражает морской зоопланктон» (PDF) . Труды Национальной академии наук . 107 (45): 19508–13. Бибкод : 2010PNAS..10719508F . дои : 10.1073/pnas.1007615107 . ПМК 2984142 . ПМИД 20974979 .
- ^ «Топлист гигантских вирусов» . Группа биоинформатики PIT, факультет компьютерных наук . Университет Этвёша. 26 марта 2015 г.
- ^ «Топлист гигантских вирусов» . Группа биоинформатики ПИТ. 26 марта 2015 года . Проверено 10 мая 2023 г.
- ^ Зауберман Н., Муцафи Ю., Халеви Д.Б., Шимони Э., Кляйн Э., Сяо С., Сунь С., Мински А. (май 2008 г.). Сагден Б. (ред.). «Отличные порталы выхода и упаковки ДНК в вирусе Acanthamoeba Polyphaga Mimivirus» . ПЛОС Биология . 6 (5): е114. дои : 10.1371/journal.pbio.0060114 . ПМЦ 2430901 . ПМИД 18479185 .
- ^ Фишер М.Г., Саттл, Калифорния (апрель 2011 г.). «Вирофаг – источник больших ДНК-транспозонов». Наука . 332 (6026): 231–4. Бибкод : 2011Sci...332..231F . дои : 10.1126/science.1199412 . ПМИД 21385722 . S2CID 206530677 .