Jak obří viry podporují genetický vývoj organismů

Viry jsou drobní útočníci, kteří způsobují širokou škálu nemocí, od vztekliny až po virus přenášený rajčaty a nověji COVID-19 U lidí. Viry však mohou způsobit více než jen onemocnění – a ne všechny viry jsou drobné.

Velké viry, zejména viry ve velké nukleocytoplazmě DNA Rodina virů může kombinovat svůj genom s genomem svého hostitele – což dramaticky mění genetickou výbavu tohoto organismu. Tato rodina DNA virů, známá také jako „obří“ viry, je ve vědeckých kruzích známá již nějakou dobu, ale rozsah, v jakém ovlivňují eukaryotické organismy, je zahalen tajemstvím – až dosud.

“Viry hrají klíčovou roli ve vývoji života na Zemi. Jedním ze způsobů, jak utvářejí vývoj buněčného života, je proces nazývaný endogenizace, při kterém zavádějí do svých hostitelů nový genomický materiál. Když obrovský virus endogenizuje genom hostitelské řasy, vytváří obrovské množství suroviny.” Že s ním můžete pracovat s evolucí, “řekl Frank Illward, profesor na katedře biologických věd na Virginia College of Science and Technology. Pobočka Centra pro globální změnu na Perlinově institutu biologických věd.

Muhammad ‘Munir’ Muniruzman, postdoktorský výzkumník v Ilwardově laboratoři, zkoumá endogenní virové prvky, což jsou fragmenty nebo celé sekvence surové virové DNA vložené do genomu infikovaného hostitele.

Společně Aylward a Moniruzzaman nedávno zjistili, že endogenní virové prvky odvozené od obřích virů jsou v chlorofytických zelených řasách mnohem častější, než se dříve myslelo.

Jejich nálezy budou zveřejněny dnes (18. listopadu 2020) Příroda.

Vědci z Virginie Tech jsou obrovští

Zleva doprava: Frank Ilward, Muhammad ‘Munir’ Muniruzman, Alina Weinheimer, Carolina Alejandra Martinez Gutierrez. Foto s laskavým svolením Alex Crookshanks. Uznání: Virginia Tech

Chlorofyty, skupina zelených řas, jsou důležitou skupinou fotosyntetických organismů, které jsou základem potravinového řetězce v mnoha ekosystémech a produkují na Zemi obrovské množství potravy a kyslíku. Chlorofytům se daří v jezerech a rybnících – a jejich dynamika s obřími viry, stejně jako jejich jedinečná evoluční historie, byly ústředním bodem výzkumu Aylwarda a Moniruzzamana.

Chlorofytické řasy jsou příbuznými suchozemských rostlin a studium jejich interakce s obřími viry může vrhnout určité světlo na role, které viry hrály během raného vývoje rostlin.

„Nyní víme, že endogenní virové prvky jsou v chlorofytech běžné, což vás nutí myslet si, že i rostliny mohou interagovat s těmito obřími viry. Existují údaje, které naznačují, že některé rané rostliny, jako jsou mechy a kapradiny, tyto endogenní události v průběhu evoluční časové osy zažily. Přesně jistý rozsahem tohoto jevu u jiných raných rostlin, “uvedl Munirozman, první autor ve vydávaných novinách.

Aby se dozvěděli více o prevalenci endogenních virových prvků v řasách, provedli Moniruzzaman a Aylward bioinformatickou analýzu genomu v pořadí různých skupin řas.

Zjistili, že 24 ze 65 analyzovaných genomů mělo v genomu určité typy virových podpisů pocházejících z opakované endogenizace různých virů. V jednom organismu řas, Tetrabaena socialis, vědci zjistili, že asi 10% jeho genů pochází z viru ve velké rodině virů DNA v jaderné cytoplazmě.

Ačkoli endogenizace virů byla dobře studována, studie se omezily hlavně na malé RNA Viry, jako je virus lidské imunodeficience (HIV), retrovirus odpovědný za způsobení syndromu získané imunodeficience (AIDS).

Studie Aylwarda a Moniruzzamana je jednou z prvních, která zaměřila pozornost na velké eukaryotické DNA viry, což naznačuje významnou změnu v oboru.

Elektronový mikrofotografie AaV, obrovského viru, který infikuje a zabíjí jednobuněčné řasy, které způsobují kvetení škodlivých řas. Obří viry patřící do stejné skupiny jako AaV mohou často vložit svůj genom do genomu svých hostitelů. Foto s laskavým svolením Chuan Xiao a Yujiao Xian, Texaská univerzita v El Pasu; Stephen W. Wilhelm a Eric R. Gunn, University of Tennessee, Knoxville.

“Tyto velké endogenní virové prvky jsou mnohem častější, než se dříve myslelo. Nyní, když máme systematickou analýzu, ostatní vědci opravdu začnou věnovat pozornost. Tato studie ukazuje, že endogenní virové prvky jsou poměrně běžné, takže to může být běžný mechanismus vývoje genomu. Myslím, že výsledky To rozšíří náš pohled na roli obřích virů jako jediné příčiny úmrtnosti hostitele u významných hráčů ve vývoji genomu hostitele, “uvedl Muniruzman.

Nyní, když Moniruzzaman a Aylward potvrdili, že k endogenizaci dochází u větších virů, jsou zvědaví, jaké podmínky způsobují, že tyto viry injektují EVE do zelených řas – a proč hostitelé nevykazují žádné známky jejich odmítnutí.

„Nevíme, o jaký mechanismus jde, ani jak je DNA posílena, ale je možné, že endogenizace je náhodný, téměř náhodný proces. A jakmile je virová DNA endogenní, může změnit evoluční dynamiku hostitele a že může dále ovlivnit vývoj této linie, “řekl Ilward.

Představa, že existuje potenciálně užitečné spojení mezi hostitelem a jeho virem, je pro Muniruzmana zvláště zajímavá.

„Může existovat důvod, proč hostitel udržuje tento virový genom uvnitř. Není to tak, že by tyto virové geny způsobily, že hostitelé jsou neúspěšní nebo neschopní přežít v prostředí. Takže o to jde: Jsou endogenní virové prvky pro hostitele prospěšné? Muniruzman.

Reference: 18. listopadu 2020, Příroda.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2924-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.