Пандоравирус — гигантски вирус с най-голям геном и загадъчни гени

Пандоравирус: гигантски вирус с най-голям геном (до 2,5 Mb) и 93% загадъчни гени — предизвикателство за еволюцията и възможна „четвърта област“ на живота.

Pandoravirus е род много големи вируси. Те имат най-големите геноми от всички вирусни родове. Подобно на другите големи вируси Mimivirus, Pithovirus и Megavirus, Pandoravirus заразява амеби. Неговият геном, съдържащ от 1,9 до 2,5 мегабази ДНК, е два пъти по-голям от този на Megavirus. Той се различава значително от другите големи вируси по външен вид и по структура на генома.

Въпреки че капсидът на Pithovirus е с 50% по-голям размер, Pandoravirus има най-големия геном сред всички вируси (2,5 милиона базови двойки).

Около 93% от гените на пандоравируса не са известни от други микроби. Това накара някои учени да предположат, че вирусът принадлежи към "четвърта област", освен бактериите, археите и еукариотите. Вирусите като цяло не се считат за част от тези три домейна, но в миналото някои биолози са ги предлагали като такъв.

Откриване и известни видове

Пандоравирусите бяха описани за пръв път през 2013 г. от изследователски екип, работещ с амеби. Двата първи открити вида са Pandoravirus salinus (изолиран от морски седимент край Чили) и Pandoravirus dulcis (отстоящ във водна среда — сладководен басейн). Откриването им привлече вниманието на науката заради необичайните размери и генетичния им материал.

Морфология и жизнен цикъл

Форми и размери: Вирионите на Pandoravirus имат характерна удължена, амфороподобна форма и са видими под електронен микроскоп като едромащабни частици — приблизително с размер от порядъка на един микрометър, което ги прави сред най-едрите известни вирусни частици.

Вход и репликация: Тъй като инфектират амеби (например род Acanthamoeba), те навлизат в клетката чрез процеси, подобни на фагоцитоза. Вътре в гостоприемника вирусът формира т.нар. вирусни "фабрики" в цитоплазмата, където се синтезират новите частици. Крайният стадий обикновено е разрушаване (лизация) на амебата и освобождаване на голям брой нови вириони.

Структура: За разлика от много други големи вируси, пандора-вирусите нямат очевидна icosahedral капсидна структура и имат повърхностен слой (тегумент) с уникален външен вид. Това отличава външно този род от например Mimivirus.

Геном и необичайни гени

Геноменален размер: Геномите на пандоравирусите са най-големите открити при вируси — от около 1,9 до 2,5 мегабази ДНК, с хиляди предсказани гени.

Многото "ORFans": Приблизително 70–93% (в различни оценки) от предсказаните гени нямат известни сродници в базите данни — т.нар. ORFans. Това означава, че за голяма част от протеините липсва каквато и да е сравнителна информация за функцията, което затруднява функционалната аннотация.

Функции и съдържание: В генома са открити гени, свързани с репликация на ДНК, поправка, транскрипция и други базови процеси, но обикновено липсват или са редки гените, пряко свързани с транслацията (например повечето тРНК и рибозомни протеини). Част от гените вероятно са придобити чрез хоризонтален генен трансфер от различни микроорганизми или са с бързо еволюирала последователност.

Таксономия и дебат за "четвърти домейн"

Откриването на огромен дял уникални гени доведе някои автори да предложат, че пандоравирусите може да представляват остатък от пълноценна древна група — идеята за т.нар. "четвърти домейн" на живота. Тази хипотеза обаче е спорна:

• Много специалисти предпочитат да разглеждат пандоравирусите като членове на групата на големите двуверижни ДНК вируси (NCLDV или Megavirales) с интензивен генен придобивателен и дивергентен процес.
• Филогенетичните анализи и сравнението с метагеномни данни показват сложна история на придобиване и загуба на гени, както и още неизяснени механизми, които могат да обяснят високия дял ORFans без да се извежда нов домейн.

Методи на изследване и значение

Изследванията използват комбинация от електронна микроскопия, цял геномен секвениране, протеомика и метагеномни подходи, за да установят структурата, генетичния състав и активността на тези вируси. Протеомни анализи потвърждават, че много от предсказаните гени се експресират и участват във формирането на вириона или в инфекционния цикъл.

Значение: Пандоравирусите разширяват представите ни за това какво означава "вирус" и каква може да е границата между вирусни и клетъчни геноми. Те предоставят ценни данни за еволюционни процеси, генетична новост и взаимодействия между микроорганизми, а изучаването им може да доведе до нови открития в молекулярната биология и биотехнологиите.

Какво остава неясно

Въпреки напредъка, много въпроси остават отворени: от точния произход на мнозинството уникални гени, през механизмите, които поддържат такъв голям геном, до екологичната роля на пандоравирусите в природните микробни общности. Текущите и бъдещи изследвания, включително метагеномика и експериментални анализи, ще помогнат да се изясни тяхната биология и еволюция.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява пандоравирусът?

В: Какъв е размерът на генома на Pandoravirus?

В: Какъв тип клетки заразява Pandoravirus?

В: По какво се различава геномът на Pandoravirus от този на други големи вируси?

В: Какъв процент от гените на Pandoravirus не са познати от други микроби?

В: Какъв е предложеният "четвърти домейн", към който според някои учени принадлежи Pandoravirus?

В: Смята ли се, че вирусите са в трите области на живота?

Търсене по буква