| Skupina virů | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| |||||
| název | |||||
| obří viry | |||||
| stav titulu | |||||
| není určeno | |||||
| odborný název | |||||
| Obří viry [K 1] | |||||
| Rodičovský taxon | |||||
| Doménové viry _ _ _ | |||||
Obří viry jsou skupinou velmi velkých virů , které lze vidět pod světelným mikroskopem ; nejsou ve velikosti nižší než bakterie , proto byly nejprve klasifikovány jako grampozitivní bakterie . Jejich genomy jsou extrémně velké a často obsahují geny kódující složky syntézy proteinů , což u jiných virů není nikdy vidět; navíc některé geny identifikované u zástupců této skupiny virů jsou neznámé pro žádné jiné organismy. Většina obřích virů má proteinovou kapsidu , charakteristické pro jiné viry, nicméně některé obří viry jsou obklopeny speciálním obalem (proteinovým obalem). Obří viry obvykle infikují protisty . Některé obří viry jsou parazitovány virofágy . počítá,[ kým? ] , že obří viry jsou pro člověka neškodné, ale zdá se[ kde? ] stále více důkazů o opaku .
Podle údajů ICTV za rok 2018 jsou rozpoznány dvě čeledě obřích virů - Mimiviridae a Marseilleviridae [1] .
Někdy se v souvislosti s obřími viry používá termín „gyrus“ [2] .
Historie studia obřích virů začala v roce 1992 v Anglii . Při studiu příčin propuknutí zápalu plic vědci zkoumali vzorky vody odebrané ze vzduchového chladicího systému. Vzorky byly nějakou dobu inkubovány s kulturou améb Acanthamoeba polyphaga k detekci intracelulárních patogenů podobných bakteriím rodu Legionella , které žijí uvnitř améb. Výzkumníci byli schopni detekovat neznámý patogen, který byl viditelný pod světelným mikroskopem a obarvený pozitivně na Gram , a byl proto klasifikován jako bakterie. Nově objevenou bakterii však nebylo možné pěstovat v čisté kultuře bez améb. Po více než deset let selhávaly pokusy o klasifikaci nové bakterie. Standardní metoda identifikace nových druhů bakterií a archeí je založena na propagaci oblasti genomu kódující 16S rRNA polymerázovou řetězovou reakcí (PCR) a jejím následném sekvenování . Tuto oblast genomu neznámé bakterie se však nepodařilo získat, a to i přes použití různých protokolů PCR. V roce 2003 byl neznámý mikroorganismus studován pomocí elektronové mikroskopie francouzskou výzkumnou skupinou Didiera Raoulta . Ukázalo se, že se nejedná o bakterii, ale o velmi velký virus s ikosaedrickou kapsidou. Pro svou podobnost s mikroorganismy byl nový virus pojmenován „mimivirus“ (z anglického mimicking microbes – „podobný mikroorganismům“). Již od objevu virů na konci 19. století se běžně věřilo, že viry nelze spatřit světelným mikroskopem, takže objev mimiviru byl v rozporu se zavedenými zásadami virologie . Mimivirus neměl geny 16S rRNA jednoduše proto, že viry nemají ribozomy [3] .
Po objevení mimiviru začalo mnoho výzkumných skupin inkubovat kultury améb s různými vzorky prostředí a po nějaké době byly v mnoha případech v kultuře nalezeny velmi velké viry. Došlo k mnoha vylepšením původního protokolu, díky kterému je stále efektivnější. Následně vědci začali pěstovat viry nejen v kulturách améb, ale také v kulturách jiných protistů . V současnosti je známo asi sto typů mimivirů. Obří viry byly dokonce nalezeny ve vzorku sibiřského permafrostu . V posledních letech bylo pomocí metagenomiky detekováno několik obřích virů . V roce 2008 byl objeven první virofág ( Sputnik ) - virus, který se může množit v buňkách pouze v přítomnosti hostitelského viru (většinou obřího viru) a brání jeho úspěšnému rozmnožování. V současné době je známo více než deset druhů virofágů [3] .
Obří viry jsou obvykle chápány jako viry s genomem delším než 200 tisíc párů bází (bp) a viriony o průměru větším než 0,2 mikronu . Obří viry navíc sdílejí řadu společných genetických a strukturálních rysů. Za prvé, jejich genomy jsou vždy reprezentovány dvouvláknovou DNA a obsahují významný podíl sirotčích genů – od 31 % u Cedratviru po 84 % u Pandoravirus salinus . Orphan geny jsou geny, které se již nenacházejí v žádném živém organismu (v anglických zdrojích se jim říká ORFans kvůli slovní hříčce: ORF (open reading frame) - open read frame , a slovo ORFan zní jako sirotek - "orphan" ). Za druhé, jejich genomy obsahují introny a inteiny (části molekul proteinů , které mohou samy odříznout a spojit konce mezery), stejně jako mobilní genetické prvky ( transpovirony v mimivirech a MITE v Pandoravirus salinus ) [ 4] .
Nejdůležitější rozdíl mezi obřími viry a jinými viry spočívá v tom, že molekuly zapojené do translace jsou kódovány v jejich genomech : aminoacyl-tRNA syntetázy , translační faktory a tRNA . Pouze Pithovirus sibericum takové geny nemá . Členové rodů Marseillevirus , Pithovirus , Faustovirus , Kauamoebovirus a Cedratvirus nemají geny kódující tRNA. Obří viry jsou také spojeny některými strukturálními rysy. Například viriony Mimivirus a Marseillevirus jsou vybaveny speciálními fibrilami. Pro uvolnění genetického materiálu do cytoplazmy améby mají obří viry póry umístěné na vrcholcích kapsid nebo obalů. Ty obří viry, jejichž viriony jsou pokryty skutečnou kapsidou, mají ve svém hlavním proteinu speciální motiv , známý jako dvojitý želé-roll fold . Je přítomen pouze v kapsidových proteinech virů s dvouvláknovým genomem a nikde jinde v živém světě. Takové proteiny tvoří dlaždicovité oligomery , které se nakonec skládají do uzavřeného proteinového obalu [5] . U faustoviru s dvouvrstevnou kapsidou se motiv rosolovitosti nachází pouze v proteinech horní vrstvy [4] .
Taxonomická pozice obřích virů ještě nebyla plně určena a mnoho nedávno popsaných druhů, rodů a dokonce i čeledí obřích virů dosud nezískalo oficiální uznání od Mezinárodního výboru pro taxonomii virů ( ICTV) . Doposud ICTV rozpoznala dvě rodiny obřích virů: Mimiviridae a Marseilleviridae . V roce 2012 to bylo navrženo[ kým? ] sloučit obří viry a NCLDV do nového řádu - Megavirales . Do řádu Megavirales chtějí zařadit Mimiviridae , Marseilleviridae , Ascoviridae , Iridoviridae , Phycodnaviridae , asfaroviry a poxviry [4] .
Virion Mimiviru, prvního objeveného člena čeledi Mimiviridae , se skládá z 500 nm ikosaedrické kapsidy a 75 nm dlouhých fibril, které ji pokrývají . Tyto fibrily jsou jedinečné pro viry a umožňují virionu připojit se k buňkám bakterií , členovců a hub . Rok po popisu mimiviru byl sekvenován jeho genom . Ukázalo se, že genom mimiviru je reprezentován kruhovou dvouvláknovou DNA o délce 1,2 milionu bp, ve které je pravděpodobně 979 genů. Některé z nich, jako jsou geny pro translační proteiny (aminoacyl-tRNA syntetázy a translační faktory), nebyly nikdy dříve nalezeny ve virových genomech. Obecně lze geny mimivirů rozdělit do čtyř skupin:
Mezi základní geny patří geny, které jsou přítomny i v tzv. jaderných-cytoplazmatických velkých virech obsahujících DNA (NCLDCV) – virech, které byly před objevením mimiviru považovány za největší. Genom mimiviru obsahuje sekvence vypůjčené z bakterií, eukaryot , archaea a dalších virů. Naprostá většina genů mimivirů jsou však sirotci, pro které neexistují žádné homology ve všech databázích . Kromě genomové DNA obsahuje mimivirový virion určité množství mRNA [3] [4] .
Nyní jsou mimivirus a viry jemu blízké izolovány v čeledi Mimiviridae , rozdělené do tří linií: A, B a C. Linie A zahrnuje viry jako mimivirus a Mamavirus améby Acantamoeba polyphaga , linie B zahrnuje Mumuvirus Acantamoeba polyphaga a zástupce linie C může sloužit jako Megavirus chiliensis . Některé zástupce Mimiviridae nebylo možné přiřadit k žádné z uvedených linií, např. virus Cafeteria roenbergensis (CroV), který infikuje protista Cafeteria roenbergensis [3] .
Šest let po objevení mimiviru byl popsán další obří virus, který infikuje améby. Stejně jako Mimivirus byl nalezen ve vodě ze vzduchového chladicího zařízení, ale tentokrát v Paříži . Nový virus byl pojmenován Marseillevirus . Jeho virion je menší než virion mimiviru a má 250 nm ikosaedrickou kapsidu . Genom Marseilleviru je dvouvláknová kruhová DNA obsahující 457 genů , které se významně liší od genů mimiviru. Mezi nimi jsou dva geny kódující proteiny podobné histonům. Nicméně mezi geny Marseilleviru lze rozlišit stejné čtyři hlavní skupiny - jádrové geny, paralogové geny, horizontálně získané geny a sirotčí geny. Stejně jako mimivirus obsahuje genom Marseilleviru geny odvozené od eukaryot (včetně hostitelské améby), bakterií, archeí a virů, včetně obřích. Předpokládá se, že tak vysoký stupeň mozaiky genomu je způsoben intenzivní výměnou genů s jinými organismy, které žijí v cytoplazmě hostitelské améby [4] .
V letech 2011-2014 byly ve vzorcích vody z různých částí světa nalezeny čtyři viry související s Marseillevirem . Kromě toho byl jeden příbuzný virus nalezen u hmyzu v Tunisku a další příbuzný Marseilleviru byl nalezen ve výkalech zdravého člověka v Senegalu , což byl první precedens pro detekci obřích virů ve vzorcích lidského původu. Marseillevirus a příbuzné viry jsou řazeny do čeledi Marseilleviridae [4] .
V roce 2013 byly popsány dva nové obří viry, pojmenované Pandoravirus salinus a Pandoravirus dulcis . Tyto organismy jsou známy již dlouhou dobu, ale stejně jako v případě mimiviru nebyla jejich virová povaha okamžitě stanovena. Stejně jako v případě mimiviru byla neobvyklá velikost zavádějící: jejich viriony dosahují délky asi 1 mikronu a průměru 0,5 mikronu . Velikost jejich genomu je 1,9 a 2,5 milionu bp. respektive, což je v současnosti mezi viry absolutní rekord. Naprostá většina genů Pandoraviru (84 % pro P. salinus ) jsou sirotčí geny. Pandoravirus má své vlastní unikátní transpozony , známé jako MITEs (z anglického miniature inverted repeat transposable elements – „miniaturní mobilní elementy s invertovanými repeticemi“) [4] .
Do roku 2017 se věřilo, že viry rodu Pandoravirus se vyznačují úplnou absencí genů homologních s jakýmikoli geny kódujícími kapsidové proteiny v jejich genomu. Z tohoto důvodu nemají kapsidu a žádnou strukturu, byť jen vzdáleně podobnou. Jejich viriony jsou obklopeny speciální pochvou (tegumentem) o tloušťce asi 70 nm a na jejím vrcholu je pór, kterým obsah virionu vstupuje do cytoplazmy améby. V roce 2017 byl v Pandoraviru identifikován gen , který může kódovat kapsidový protein. Kromě toho jsou pandoraviru plně vlastní další virové vlastnosti : jako všechny viry se množí v buňkách a zanechávají je jako viriony a jejich genomy postrádají geny kódující ribozomové složky a proteiny spojené s dělením buněk [4] .
V roce 2015 byl popsán třetí druh rodu Pandoravirus , Pandoravirus inopinatum . Jeho genom obsahuje 2,24 milionů bp. a 85 a 89 % se shoduje s genomy P. salinus a P. dulcis , v daném pořadí. V roce 2018 byl hlášen objev dalších tří druhů rodu - Pandoravirus quercus , Pandoravirus neocaledonia , Pandoravirus macleodensis . Rovněž se navrhuje oddělit rod Pandoravirus do jeho vlastní čeledi Pandoraviridae [6] .
V roce 2013 byl objeven virus, dodnes považovaný za největší virus - Pithovirus sibericum . Byl izolován ze vzorku sibiřského permafrostu starého přes 30 tisíc let kultivací v buňkách améby Acanthamoeba castellanii . Navenek jsou jeho viriony podobné pandoravirovým virionům , ale výrazně větší - jejich délka může dosáhnout 1,5 mikronu , což je v současnosti absolutní rekord ve virovém světě. Stejně jako Pandoravirus jsou viriony Pithoviru obklopeny 60 nm tlustým obalem s pravidelným šestihranným apikálním pórem . Pithovirus také nemá typickou kapsidu , nicméně v genomu tohoto viru byl nalezen gen, který je vágně podobný genu kódujícímu kapsidový protein u zástupců čeledi Iridoviridae . Pithovirus je svým genovým složením nejblíže Marseilleviridae a Iridoviridae . Více než jedna pětina genomu Pithoviru je reprezentována pravidelně rozmístěnými kopiemi stejné nekódující repetice [4] .
Vzhledem k tomu, že první Pithovirus byl izolován z velmi starého exempláře, spekulovalo se, že Pithovirus již dávno vymřel. V roce 2016 byl však ve vzorku odpadních vod z jižní Francie nalezen další Pithovirus , Pithovirus massiliensis . Překvapivě, navzdory kolosální velikosti virionů Pithovirus , jejich genomy nejsou tak velké: velikost genomu P. sibericum je asi poloviční než velikost mimiviru [4] .
V roce 2014 byl ze stejného vzorku permafrostu jako Pithovirus izolován další obří virus, Mollivirus sibericum . Stejně jako Pithovirus se rozmnožuje v amébě Acanthamoeba castellanii . Kulovitý virion molliviru dosahuje 500-600 nm v průměru a obsahuje genom dlouhý 625 tisíc bp. Ve virionech je kromě virového genomu zabaleno mnoho amébových proteinů, včetně ribozomálních . Geneticky je mollivirus, i když velmi vzdálený, nejblíže pandoraviru [4] .
Kromě améby rodu Acanthamoeba se jako buňky pro izolaci obřích virů používá améba Vermamoeba vermiformis , nejtypičtější pro vzorky lidských výkalů a nemocniční vody . Pomocí této améby byl v roce 2015 z odpadních vod izolován další obří virus, Faustovirus . Jeho kapsida má tvar dvacetistěnu a skládá se ze dvou proteinových vrstev, nikoli z jedné, jako u většiny virů. Následně byly viry rodu Faustovirus nalezeny v různých částech světa, ale ve všech případech byly detekovány pouze v odpadních vodách, takže mohou sloužit jako indikátor znečištění vody fekáliemi. Mezi obřími viry a NCLDV jsou nejbližšími příbuznými Faustovirů Asfarviridae , prasečí patogen , genom Faustoviru je však třikrát větší než genomy Asfarviridae . Genomy faustoviru dosahují 456-491 tisíc bp. a obsahují 457-519 genů. Je zvláštní, že geny kódující kapsidové proteiny jsou rozptýleny v oblasti 17 000 bp, takže tyto geny mohou být silně sestřiženy . Předtím byl sestřih ve virovém světě popsán pouze u adenovirů a v genu pro kapsidový protein mimiviru [4] .
Použití V. vermiformis pro kultivaci spolu s různými vzorky z vnějšího světa umožnilo popsat další skupinu obřích virů známých jako Kaumoebavirus . Stejně jako faustovirus jsou izolovány ze vzorků odpadních vod a mezi známými viry nemají žádné blízké příbuzné. Kaumoebaviru jsou nejblíže viry rodu Faustovirus a čeledi Asfaviridae . Kapsida je dvacetistěnného tvaru. Geny kapsidových proteinů jsou rozptýleny v oblasti 5000 bp. Z hlediska velikosti genomu je Kaumoebavirus nejblíže Marseilleviru [4] .
V roce 2016 byl ve vzorku vody z Alžírska pomocí améby A. castellanii objeven nový obří virus Cedratvirus . Ze současně známých virů je mu nejblíže Pithovirus , ačkoli pouze jedna pětina genů Cedratviru je podobná genům Pithoviru . Cedratvirus se od ostatních obřích virů liší přítomností dvouvrstvých obalů. V časných stádiích infekce jsou viriony pokryty 40 nm tlustým obalem , zatímco u zralých virionů je tlustý 55 nm . Obsah virionu vstupuje do cytoplazmy apikálním pórem. Velikost genomu Cedratviru je blízká velikosti Pithoviru . Další zástupce rodu Cedratvirus byl popsán v roce 2017. Genomy obou postrádají nekódující repetice, které jsou tak hojné v genomu Pithoviru [4] .
Pacmanvirus byl popsán v roce 2017 pomocí améby A. castellanii . Tyto viry dostaly své jméno podle tvaru kapsidy, který byl pozorován při negativním obarvení pod elektronovým mikroskopem : vypadá jako hlavní hrdina stejnojmenné videohry Pac-Man . Pacmanvirus se velmi rychle množí a do 8 hodin po infekci dochází k lýze buněk améby. Pokud jde o virion a velikost genomu , Pacmanvirus je blízký Kaumoebaviru a Faustoviru, přičemž Faustovirus , Asfaviridae a Kaumoebavirus jsou nejbližšími příbuznými Pacmanviru [ 4] .
V únoru 2018 byl oznámen objev dvou blízce příbuzných obřích virů, pojmenovaných Tupanvirus Soda Lake a Tupanvirus Deep Ocean , podle původu vzorků vody, ze kterých byly izolovány. Mohou infikovat améby A. castellanii a V. vermiformis . Kapsidy tupanviru jsou zhruba stejně velké jako mimiviry (asi 450 nm ), ale mají také dlouhý válcovitý ocas, dlouhý asi 550 nm , připojený k základně kapsidy. Žádný ze současně známých virů nemá tak velké kapsidové přívěsky [7] .
Genom Tupanviru je reprezentován lineární dvouvláknovou DNA o délce asi 1,5 milionu bp. Genom obsahuje 1200-1400 otevřených čtecích rámců, z nichž asi 380 jsou sirotčí geny. Druhy rodu Tupanvirus jsou absolutními šampióny mezi viry co do počtu kódovaných translačních komponent. Ve skutečnosti jim pro kompletní sadu chybí pouze ribozomy. Mají geny pro asi 20 aminoacyl-tRNA syntetáz, 70 tRNA , přičemž Tupanvirus Deep Ocean má dokonce tRNA pro vzácnou aminokyselinu pyrrolysin , osm iniciačních faktorů translace , jeden elongační faktor a jeden terminační faktor , stejně jako řadu přídatných proteinů. v překladu. Nejbližšími příbuznými Tupanviru jsou mimiviry, a to tak blízké, že se předpokládá, že rod Tupanvirus patří do čeledi Mimiviridae [7] .
V roce 2019 byl oznámen objev nového obřího viru infikujícího amébu A. castellanii z horké pramenité vody v Japonsku . Nový virus byl pojmenován Medusavirus . Má 260 nm průměr ikosaedrické kapsidy , nesoucí neobvyklé přívěsky s kulovitými hroty. Genom je reprezentován dvouvláknovou molekulou DNA o délce 381 tisíc bp, je v ní zakódováno 461 domnělých proteinů. Mezi medusavirem a hostitelskou amébou došlo k mnoha horizontálním přenosům genů v obou směrech . Díky nim se v genomu Medusaviru objevily geny kódující všech pět histonů a eukaryotické DNA polymerázy a v genomu A. castellanii byly nalezeny geny kódující kapsidové proteiny . Morfologicky a fylogeneticky je Medusavirus velmi vzdálen od jiných obřích virů, takže objevitelé navrhli rozdělit jej do vlastní čeledi Medusaviridae [8] .
Většina v současnosti známých obřích virů infikuje améby rodu Acanthamoeba . Není však známo, zda mají jiné hostitele. Tyto améby se živí širokou škálou mikroorganismů : bakteriemi, kvasinkami a jinými houbami, viry a řasami , takže v jejich cytoplazmě je mnoho cizí DNA. Mozaika obřích virových genomů je pravděpodobně způsobena intenzivním horizontálním přenosem genů z „buněčných sousedů“. Některé obří viry byly popsány u jiného druhu améby, V. vermiformis . Řada vzdálených příbuzných mimivirů infikuje mořské bičíkovce a jednobuněčné řasy. Pokusy využít k pěstování obřích virů jiné buňky než améby byly zatím neúspěšné [4] .
Existují však určité důkazy, že obří viry mohou žít nejen v amébách. Experimenty například ukázaly, že mimiviry mohou vstupovat do fagocytárních buněk ( monocytů a makrofágů ) u lidí a myší a u myší byla dokonce popsána mimivirová infekce postihující makrofágy. Bylo také prokázáno, že mimivirus se může replikovat v lidských mononukleárních buňkách periferní krve , stimulovat uvolňování interferonu typu I a potlačovat expresi interferonem stimulovaných genů v těchto buňkách. Viry rodu Marseillevirus navíc mohou infiltrovat imortalizované lidské T-lymfocyty a byly dokonce nalezeny v makrofázích z lymfatických uzlin [4] .
Životní cyklus obřích virů trvá od 6 do 24 hodin. Viry se do buňky dostávají zpravidla fagocytózou , ale viry rodu Marseillevirus se do cytoplazmy mohou dostat pomocí endocytózy . Tyto obří viry se výrazně liší od ostatních virů, které vstupují do buňky po interakci s receptory na jejím povrchu. Poté, co virion vstoupí do cytoplazmy, jeho vnitřní membrána , která leží pod kapsidou, splyne s membránou vezikuly a obsah virionu se vylije do cytoplazmy. Poté začíná vznik virových továren - speciálních zón cytoplazmy, kde probíhá replikace virové DNA a sestavování virových částic. Při infekci obrovskými viry se často změní i morfologie jádra . V buňkách infikovaných Pandoravirem nebo Mollivirem jsou pozorovány invaginace jaderného obalu a v případě Molliviru virové továrny dokonce vstupují do jádra. Ve skutečnosti se virová továrna stává funkčním jádrem buňky infikované virem (viroklety) [4] .
Sestavení virionů v obřích virech probíhá různými způsoby. V případě mimivirů dochází k tvorbě vnitřní membrány, sestavení kapsidy, sbalení DNA a sestavení fibril postupně a jsou doprovázeny pohybem virionů ze středu továrny na viry k jejím okrajům. U Pandoraviru a Molliviru dochází k sestavení obalu a vnitřního obsahu virionu současně. Uvolnění obřích virionů virů je doprovázeno lýzou buňky améby a pouze viriony molliviru opouštějí buňku exocytózou [4] .
Soudě podle přítomnosti genomů kódujících transkripční a translační proteiny v genomech obřích virů jsou z hlediska replikace do určité míry nezávislé na hostitelské buňce . Pandoravirus , Mollivirus a jeden z Marseilleviridae však postrádají proteiny související s transkripcí, takže stále vyžadují jádro améby, aby se replikovaly. V případě jednoho zástupce Marseilleviridae začíná transkripce ve virové továrně, ale zřejmě kvůli zapojení transkripčního aparátu hostitelské buňky [4] .
S objevem nového člena rodiny Mimivirů,[ datum? ] Mamavirus byl objeven první virofág - virus, jehož reprodukce závisí na hostitelském viru. Malé ikosaedrické viriony, které nejsou podobné virionům Mamavirus, byly nalezeny v továrnách na viry Mamavirus . Nový virus byl pojmenován „virofág Sputnik“ [4] .
Virofágové genomy jsou reprezentovány kruhovou DNA o délce 17 až 29 tisíc bp. a obsahují 16-34 genů, z nichž některé jsou homologní s geny obřích virů. Po Sputniku bylo popsáno několik dalších virofágů, které se rozmnožují za účasti mimivirů všech tří linií (A, B a C). Byl popsán virofág, který mohl parazitovat pouze na mimivirech linií B a C; Mimivirová linie A byla vůči němu odolná. Tento virofág byl pojmenován Zamilon . Současně byly v genomu mimivirové linie A nalezeny sekvence patřící Zamilonu. Jimi vytvořený shluk dostal název MIMIVIRE (z anglického mimivirus virophage resistant element ) a zpočátku se věřilo, že princip jeho fungování je podobný práci bakteriálních systémů CRISPR /Cas, které poskytují ochranu proti bakteriofágům . Nedávný výzkum však naznačuje, že MIMIVIRE nemá nic společného s CRISPR/Cas. Zajímavé je, že kopie virofágových genomů byly nalezeny v genomu mořské řasy chlorarachniofyt Bigelowiella natans [4] .
Obří viry trpí nejen virofágy. V roce 2012 byly nalezeny mobilní genetické prvky v genomu jednoho z mimivirů, nazývaných „transpovirony“. Transpovirony se skládají ze sedmi tisíc bp. a obsahují 6-8 genů kódujících protein a na jejich koncích jsou dlouhé obrácené repetice . Všechny transpovirony kódují proteiny obsahující helikázovou doménu typu I a doménu zinkového prstu Cys2His2 (C2H2) . Transpovirony zjevně využívají k reprodukci jak své vlastní proteiny, tak proteiny hostitelského viru. Transpovirony jsou detekovány i v genomech virofágů vložených do genomu řasy B. natans [9] . Jak již bylo zmíněno, v genomu Pandoravirus salinus byly identifikovány transponovatelné genetické elementy (známé jako MITE) . Stejně jako transpovirony mají terminální invertované repetice, ale nekódují žádné proteiny [10] .
Jednou z nejneobvyklejších vlastností, které oddělují obří viry od ostatních virů, je přítomnost genů, jejichž produkty se podílejí na translaci. Tupanvirus má dokonce kompletní sadu proteinů a RNA potřebných pro translaci, kromě složek ribozomů. Francouzský mikrobiolog Didier Raoult (který jako první studoval mimivirus) navrhl, že obří viry vznikly v důsledku evoluční redukce starověké buňky a představují čtvrtou doménu života spolu s archaeami, bakteriemi a eukaryoty. Je možné, že v době vzniku obřích virů žilo na Zemi několik nezávisle vzniklých linií buněčných organismů , z nichž do dnešních dnů přežila pouze jedna, a obří viry mohou být potomky některé z vyhynulých linií [11]. .
V přísném slova smyslu však obří viry nemohou být doménou, protože rozdělení buněčných organismů do tří domén bylo provedeno srovnáním genů rRNA , které obří viry nemají. Proto v roce 2013 Didier Raoult navrhl opustit systém tří domén a přejít na systém čtyř TRUC - zkratka pro Things Resisting Uncompleted Classification (z angličtiny - „entity, které nejsou přístupné neúplné klasifikaci“). Veškerý pozemský život lze tedy rozdělit do čtyř TRUC – eukaryota, bakterie, archaea a obří viry. Zbytek virů přitom stále zůstává mimo systém živého světa. S izolací obřích virů do samostatné větve života se setkal se skepsí americký biolog Evgeny Kunin , který se domnívá, že izolace obřích virů je spojena s chybami při rekonstrukci fylogeneze a výsledkem je velké množství genů společných s buněčnými organismy. horizontálního přenosu [11] .
Obří viry jsou mikroorganismy , protože mikroorganismy jsou z definice organismy viditelné pod světelným mikroskopem, což plně platí pro obří viry [3] .
Skutečnost, že virovou továrnou obřích virů je ve skutečnosti jádro infikované buňky (virobuňka), naznačuje, že evoluce obřích virů a evoluce eukaryot spolu mohou úzce souviset. Podobnost mezi virovou továrnou a buněčným jádrem není v žádném případě povrchní: obě struktury leží v cytoplazmě a virové továrny se často obklopují membránami endoplazmatického retikula , které slouží jako zdroj membrán pro viriony. V mnoha NCLDV se virové továrny shromažďují poblíž centra pro organizování mikrotubulů , které je zapojeno do jaderného dělení. Pomocí mikroskopie atomárních sil bylo ukázáno, že virové továrny vznikají také fúzí vezikul pocházejících z invaginace jaderného obalu. Konečně, Mollivirus a do jisté míry i Pandoravirus využívají samotné jádro jako virovou továrnu a jaderné membrány jako zdroj vnitřních membrán virionů [12] .
Lze předpokládat, že buněčné jádro vzniklo z virové továrny starověkého NCLDV, které se množilo v protoeukaryotické buňce. Poté se virový genom spojil s genomem protoeukaryotické buňky a ztratil schopnost tvořit viriony a stal se navždy součástí eukaryotického genomu [12] .
Byl navržen další scénář, podle kterého obří viry naopak pocházejí z jádra starověké eukaryotické buňky. Lze předpokládat, že buněčné jádro se stalo virovou továrnou poté, co se v něm objevily geny nutné pro tvorbu virionů. Není však jasné, jak by mohl být celý chromozom zabalen do virionu [12] .
Podle třetí hypotézy se buněčné jádro objevilo jako ochranná struktura v důsledku interakce protoeukaryotické buňky s virem. Jádro umožňovalo chránit replikaci a transkripci buněčného genomu před působením viru, nicméně v průběhu evoluce se většina virů naučila tuto bariéru překonávat [12] .
Obří viry jsou v přírodě zjevně velmi rozšířené: byly nalezeny ve vzorcích mořské a sladké vody a také ve vzorcích půdy sesbíraných po celém světě. Jejich hostitelé améby jsou také velmi rozšířeni a často žijí v blízkosti lidí. Některé obří viry, jmenovitě mimiviry, byly izolovány z různých zvířat – ústřic , pijavic , opic a krav . Marseillevirus byl izolován z Diptera a Faustovirus byl jednou nalezen při kousání [13] .
Obří viry byly opakovaně nalezeny v biologických materiálech odebraných lidem. Byly nalezeny ve stolici a krvi zdravých lidí, seškrábnutí z horních cest dýchacích od pacientů se zápalem plic a dokonce i v tekutině na kontaktní čočky , kterou používají pacienti s keratitidou . V roce 2013 byl Marseillevirus nalezen v krvi a lymfatických uzlinách jedenáctiměsíčního dítěte trpícího adenitidou . Obří viry se často nacházejí v metagenomických datech souvisejících s člověkem. Takže sekvence, pravděpodobně patřící k mimivirům, byly nalezeny v lidských výkalech a koprolitech , slinách a vaginální sliznici . Sekvence související s virofágy se nacházejí v gastrointestinálním traktu . Pandoravirus , Pithovirus a Faustovirus byly identifikovány v plazmě pacientů trpících různými jaterními patologiemi [13] .
Mimiviry mohou vstupovat do lidských a myších fagocytů. Do 30 hodin po vstupu mimiviru do myšího makrofágu se množství virové DNA v buňce výrazně zvýší a extrakt z infikovaných makrofágů vede k lýze améb. Bylo také zjištěno, že mimivirus se může množit v mononukleárních buňkách lidské periferní krve a potlačovat expresi interferonem stimulovaných genů v těchto buňkách. 21 dní po infekci imortalizovaných lidských T-lymfocytů Marseillevirem bylo možné detekovat nejen virovou DNA, ale i celé viriony v nich. Obrovské viry se tak mohou úspěšně množit mimo améby [13] .
Mimivirus byl objeven náhodou při vyšetřování příčiny propuknutí zápalu plic. V krevní plazmě pacientů se zápalem plic se mimiviry nacházejí ve výrazně vyšším počtu než u zdravých lidí. U pacientů, kteří onemocněli zápalem plic již v nemocnici, byly v krvi zjištěny četné protilátky proti mimiviru. Nezávislé studie přitom prokázaly, že mimiviry se v nemocnicích vyskytují v mnohem větším množství než v běžných pokojích. Byl popsán jeden případ laboranta, který onemocněl zápalem plic, který hodně pracoval s mimivirem holýma rukama. V jeho krvi byly nalezeny protilátky proti 23 proteinům mimiviru, z nichž 4 byly jedinečné pro mimivirus. Podobný případ se stal v roce 1968 s laborantem, který nedodržoval bezpečnostní pravidla při práci s virem Epstein-Barrové , který nakonec onemocněl infekční mononukleózou . Jak se později ukázalo, infekční mononukleózu způsobuje virus Epstein-Barrové. U dvou pacientů, kteří se vrátili do Francie z cesty do Laosu a trpěli astenií , horečkou , myalgií a nevolností , byly v krvi detekovány protilátky proti virofágu Sputnik, který parazituje na mimivirech [13] .
Na jednoznačné zařazení obřích virů do seznamu lidských patogenů je tedy v tuto chvíli ještě příliš brzy, ale s jistotou lze říci, že se podílejí na patogenezi mnoha lidských onemocnění [13] .
Komentáře
Prameny