| grupo de virus | |||||
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| Nombre | |||||
| virus gigantes | |||||
| estado del título | |||||
| no determinado | |||||
| nombre científico | |||||
| Virus gigantes [K 1] | |||||
| Taxón padre | |||||
| Virus de dominio _ _ _ | |||||
Los virus gigantes son un grupo de virus muy grandes que se pueden ver con un microscopio óptico ; no son inferiores en tamaño a las bacterias , por eso primero se clasificaron como bacterias grampositivas . Sus genomas son extremadamente grandes y, a menudo, contienen genes que codifican componentes de la síntesis de proteínas , lo que nunca se ve en otros virus; además, algunos genes identificados en representantes de este grupo de virus son desconocidos para cualquier otro organismo. La mayoría de los virus gigantes tienen una cápside proteica . , característico de otros virus, sin embargo, algunos virus gigantes están rodeados por un tegumento especial (cubierta de proteína). Por lo general, los virus gigantes infectan a los protistas . Algunos virus gigantes son parasitados por virófagos . cuenta,[ ¿por quién? ] que los virus gigantes son inofensivos para los humanos, pero parece[ ¿dónde? ] más y más pruebas de lo contrario .
Según los datos de ICTV para 2018, se reconocen dos familias de virus gigantes: Mimiviridae y Marseilleviridae [1] .
A veces, el término "gyrus" se usa en relación con virus gigantes [2] .
La historia del estudio de los virus gigantes comenzó en 1992 en Inglaterra . Mientras estudiaban las causas del brote de neumonía , los científicos examinaron muestras de agua tomadas del sistema de refrigeración por aire. Las muestras se incubaron durante algún tiempo con un cultivo de amebas Acanthamoeba polyphaga para detectar patógenos intracelulares similares a las bacterias del género Legionella que viven dentro de las amebas. Los investigadores pudieron detectar un patógeno desconocido que era visible bajo un microscopio óptico y se tiñó positivo para Gram , y por lo tanto se clasificó como una bacteria. Sin embargo, la bacteria recién descubierta no podía cultivarse en cultivo puro sin amebas. Durante más de una década, los intentos de clasificar la nueva bacteria fracasaron. El método estándar para identificar nuevas especies de bacterias y arqueas se basa en la propagación de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) de la región del genoma que codifica el ARNr 16S y su posterior secuenciación . Sin embargo, no fue posible obtener esta región del genoma de una bacteria desconocida, a pesar del uso de varios protocolos de PCR. En 2003, el grupo de investigación francés de Didier Raoult estudió un microorganismo desconocido mediante microscopía electrónica . Resultó que no se trata de una bacteria, sino de un virus muy grande con una cápside icosaédrica . Por su parecido con los microorganismos, el nuevo virus se denominó "mimivirus" (del inglés mimicing microbes - "similar a los microorganismos"). Desde el descubrimiento de los virus a fines del siglo XIX, se creía comúnmente que los virus no se podían ver con un microscopio óptico, por lo que el descubrimiento de Mimivirus fue contrario a los principios establecidos de la virología . Mimivirus no tenía genes 16S rRNA simplemente porque los virus no tienen ribosomas [3] .
Después del descubrimiento del mimivirus, muchos grupos de investigación comenzaron a incubar cultivos de amebas con varias muestras ambientales y, después de un tiempo, en muchos casos, se encontraron virus muy grandes en el cultivo. Ha habido muchas mejoras al protocolo original, haciéndolo cada vez más eficiente. Posteriormente, los científicos comenzaron a cultivar virus no solo en cultivos de amebas, sino también en cultivos de otros protistas . Actualmente se conocen alrededor de cien tipos de mimivirus. Incluso se han encontrado virus gigantes en una muestra de permafrost siberiano . En los últimos años se han detectado varios virus gigantes mediante metagenómica . En 2008, se descubrió el primer virófago ( Sputnik ), un virus que puede multiplicarse en las células solo en presencia de un virus huésped (generalmente un virus gigante) e impide su reproducción exitosa. Actualmente, se conocen más de diez especies de virófagos [3] .
Los virus gigantes suelen entenderse como virus con un genoma de más de 200 mil pares de bases (pb) y viriones de más de 0,2 micras de diámetro . Además, los virus gigantes comparten una serie de características genéticas y estructurales comunes. En primer lugar, sus genomas siempre están representados por ADN de doble cadena y contienen una proporción significativa de genes huérfanos : del 31 % en Cedratvirus al 84 % en Pandoravirus salinus . Los genes huérfanos son genes que ya no se encuentran en ningún organismo vivo (en las fuentes en inglés se denominan ORFans debido al juego de palabras: ORF (marco de lectura abierto) - marco de lectura abierto , y la palabra ORFan suena como huérfano - "huérfano" ) . En segundo lugar, sus genomas contienen intrones e inteínas (secciones de moléculas de proteína que pueden cortarse y empalmar los extremos de la brecha), así como elementos genéticos móviles ( transpovirons en mimivirus y MITE en Pandoravirus salinus ) [ 4] .
La diferencia más importante entre los virus gigantes y otros virus es que las moléculas involucradas en la traducción están codificadas en sus genomas : aminoacil-tRNA sintetasas , factores de traducción y tRNA . Sólo Pithovirus sibericum no tiene tales genes . Los miembros de los géneros Marseillevirus , Pithovirus , Faustovirus , Kauamoebovirus y Cedratvirus no tienen genes codificadores de ARNt. Los virus gigantes también se unen por algunas características estructurales. Por ejemplo, los viriones Mimivirus y Marseillevirus están equipados con fibrillas especiales. Para la liberación de material genético en el citoplasma de la ameba, los virus gigantes tienen poros ubicados en la parte superior de las cápsides o tegumentos. Esos virus gigantes cuyos viriones están cubiertos con una cápside real tienen un motivo especial en su proteína principal , conocido como doble pliegue de gelatina . Está presente solo en las proteínas de la cápside de los virus con un genoma de doble cadena y en ningún otro lugar del mundo vivo. Estas proteínas forman oligómeros similares a mosaicos , que finalmente se ensamblan en una cubierta proteica cerrada [5] . En Faustovirus con una cápside bicapa, el motivo de rollo de gelatina se encuentra solo en las proteínas de la capa superior [4] .
La posición taxonómica de los virus gigantes aún no se ha determinado por completo, y muchas especies, géneros e incluso familias de virus gigantes descritos recientemente aún no han recibido el reconocimiento oficial del Comité internacional sobre taxonomía de virus ( ICTV) . Hasta el momento, ICTV ha reconocido dos familias de virus gigantes: Mimiviridae y Marseilleviridae . En 2012 se propuso[ ¿por quién? ] fusionar virus gigantes y NCLDV en un nuevo orden : Megavirales . Quieren incluir Mimiviridae , Marseilleviridae , Ascoviridae , Iridoviridae , Phycodnaviridae , aspharoviruses y poxviruses [4] en el orden Megavirales .
El virión de Mimivirus, el primer miembro descubierto de la familia Mimiviridae , consta de una cápside icosaédrica de 500 nm y fibrillas de 75 nm de largo que la recubren . Estas fibrillas son exclusivas de los virus y permiten que el virión se adhiera a las células bacterianas , artrópodas y fúngicas . Un año después de la descripción del mimivirus, se secuenció su genoma . Resultó que el genoma del mimivirus está representado por un ADN circular de doble cadena con una longitud de 1,2 millones de pb, en el que, presumiblemente, hay 979 genes. Algunos de ellos, como los genes para proteínas de traducción (aminoacil-tRNA sintetasas y factores de traducción), nunca antes se habían encontrado en genomas virales. En general, los genes de Mimivirus se pueden dividir en cuatro grupos:
Los genes centrales incluyen genes que también están presentes en los llamados virus que contienen ADN grande citoplasmático nuclear (NCLDCV), virus que se consideraban los más grandes antes del descubrimiento de los mimivirus. El genoma de Mimivirus contiene secuencias tomadas de bacterias, eucariotas , arqueas y otros virus. Sin embargo, la gran mayoría de los genes de Mimivirus son huérfanos, para los cuales no existen homólogos en todas las bases de datos . Además del ADN genómico, el virión de mimivirus contiene una cierta cantidad de ARNm [3] [4] .
Ahora mimivirus y virus cercanos a él están aislados en la familia Mimiviridae , subdividida en tres líneas: A, B y C. La línea A incluye virus como mimivirus y Mamavirus de la ameba Acantamoeba polyphaga , la línea B incluye Mumuvirus Acantamoeba polyphaga , y el representante de la línea C puede servir como Megavirus chiliensis . Algunos representantes de Mimiviridae no se pueden atribuir a ninguno de los linajes enumerados, como el virus Cafeteria roenbergensis (CroV), que infecta al protista Cafeteria roenbergensis [3] .
Seis años después del descubrimiento del mimivirus, se describió otro virus gigante que infecta a las amebas. Al igual que el Mimivirus, se encontró en el agua de una instalación de refrigeración por aire, pero esta vez en París . El nuevo virus se denominó Marseillevirus . Su virión es más pequeño que el virión Mimivirus y tiene una cápside icosaédrica de 250 nm . El genoma del Marseillevirus es un ADN circular de doble cadena que contiene 457 genes que son significativamente diferentes de los de Mimivirus. Entre ellos hay dos genes que codifican proteínas similares a las histonas . Sin embargo, entre los genes del virus de Marsella , se pueden distinguir los mismos cuatro grupos principales: genes centrales, genes parálogos, genes adquiridos horizontalmente y genes huérfanos. Al igual que el mimivirus, el genoma del Marseillevirus contiene genes derivados de eucariotas (incluida la ameba huésped), bacterias, arqueas y virus, incluidos los gigantes. Se supone que un grado tan alto de mosaicismo del genoma se debe al intenso intercambio de genes con otros organismos que viven en el citoplasma de la ameba huésped [4] .
En 2011-2014, se encontraron cuatro virus relacionados con el Marseillevirus en muestras de agua de diferentes partes del mundo . Además, se encontró un virus relacionado en un insecto en Túnez , y otro pariente del Marseillevirus fue encontrado en las heces de una persona sana en Senegal , lo que supuso el primer precedente para la detección de virus gigantes en muestras de origen humano. El Marseillevirus y los virus relacionados se clasifican en la familia Marseilleviridae [4] .
En 2013 se describieron dos nuevos virus gigantes, denominados Pandoravirus salinus y Pandoravirus dulcis . Estos organismos se conocen desde hace mucho tiempo, pero, como en el caso del Mimivirus, su naturaleza viral no se estableció de inmediato. Como en el caso del Mimivirus, el tamaño inusual era engañoso: sus viriones alcanzan alrededor de 1 micra de longitud y 0,5 micras de diámetro. El tamaño de su genoma es de 1,9 y 2,5 millones de pb. respectivamente, que actualmente es un récord absoluto entre los virus. La gran mayoría de los genes de Pandoravirus (84% para P. salinus ) son genes huérfanos. Pandoravirus tiene sus propios transposones únicos , conocidos como MITE (del inglés miniature inverted repeat transposable elements - "elementos móviles en miniatura con repeticiones invertidas") [4] .
Hasta 2017, se creía que los virus del género Pandoravirus se caracterizaban por la ausencia total en su genoma de genes homólogos a cualquier gen que codificara proteínas de la cápside. Por esta razón, no tienen cápside y ninguna estructura, ni remotamente similar a ella. Sus viriones están rodeados por una vaina especial (tegumento) de unos 70 nm de espesor , y en su parte superior hay un poro por el que el contenido del virión penetra en el citoplasma de la ameba. En 2017, se identificó un gen en Pandoravirus que puede codificar una proteína de la cápside. Además, otras características virales son totalmente inherentes a Pandoravirus : como todos los virus, se multiplican en las células y las dejan como viriones, y sus genomas carecen de genes que codifican componentes de ribosomas y proteínas asociadas con la división celular [4] .
En 2015 se describió una tercera especie del género Pandoravirus , Pandoravirus inopinatum . Su genoma contiene 2,24 millones de pb. y el 85 y 89% coinciden con los genomas de P. salinus y P. dulcis , respectivamente. En 2018, se informó el descubrimiento de tres especies más del género: Pandoravirus quercus , Pandoravirus neocaledonia , Pandoravirus macleodensis . También se propone separar el género Pandoravirus en su propia familia Pandoraviridae [6] .
En 2013, se descubrió un virus, hasta el día de hoy considerado el virus más grande: Pithovirus sibericum . Fue aislado de una muestra de permafrost siberiano de más de 30 mil años por cultivo en las células de la ameba Acanthamoeba castellanii . Exteriormente, sus viriones son similares a los viriones de Pandoravirus , pero significativamente más grandes: su longitud puede alcanzar las 1,5 micras , lo que actualmente es un récord absoluto en el mundo viral. Al igual que Pandoravirus , los viriones de Pithovirus están rodeados por un tegumento de 60 nm de espesor con un poro apical hexagonal regular . Pithovirus tampoco tiene una cápside típica , sin embargo, se encontró un gen en el genoma de este virus que es vagamente similar al gen que codifica la proteína de la cápside en representantes de la familia Iridoviridae . Pithovirus es el más cercano en composición genética a Marseilleviridae e Iridoviridae . Más de una quinta parte del genoma de Pithovirus está representado por copias regularmente espaciadas de la misma repetición no codificante [4] .
Dado que el primer Pithovirus se aisló de un espécimen muy antiguo, se ha especulado que el Pithovirus se extinguió hace mucho tiempo. Sin embargo, en 2016, se encontró otro Pithovirus , Pithovirus massiliensis , en una muestra de aguas residuales del sur de Francia . Sorprendentemente, a pesar del tamaño colosal de los viriones de Pithovirus , sus genomas no son tan grandes: el tamaño del genoma de P. sibericum es aproximadamente la mitad del de Mimivirus [4] .
En 2014, otro virus gigante, Mollivirus sibericum , fue aislado de la misma muestra de permafrost que Pithovirus . Al igual que Pithovirus , se reproduce en la ameba Acanthamoeba castellanii . El virión esférico del mollivirus alcanza 500-600 nm de diámetro y contiene un genoma de 625 mil pb de largo. En los viriones, además del genoma viral, se empaquetan muchas proteínas de ameba, incluida la ribosomal . Genéticamente, el mollivirus, aunque muy distante, es el más cercano al Pandoravirus [4] .
Además de la ameba del género Acanthamoeba , la ameba Vermamoeba vermiformis , la más típica de las muestras de heces humanas y agua hospitalaria , se utiliza como células para el aislamiento de virus gigantes . Con la ayuda de esta ameba, otro virus gigante, Faustovirus , fue aislado de aguas residuales en 2015 . Su cápside tiene forma de icosaedro y consta de dos capas de proteínas, en lugar de una, como en la mayoría de los virus. Posteriormente, se encontraron virus del género Faustovirus en diferentes partes del mundo, pero en todos los casos se detectaron únicamente en aguas residuales, por lo que pueden servir como indicador de contaminación del agua con heces. Entre los virus gigantes y los NCLDV, los parientes más cercanos de los Faustovirus son los Asfarviridae , un patógeno porcino ; sin embargo, el genoma de los Faustovirus es tres veces más grande que los genomas de los Asfarviridae . Los genomas de faustovirus alcanzan los 456-491 mil pb. y contienen 457-519 genes. Curiosamente, los genes que codifican las proteínas de la cápside se encuentran dispersos en una región de 17.000 pb, por lo que estos genes pueden estar fuertemente empalmados . Antes de esto, en el mundo viral, el empalme se había descrito solo en adenovirus y en el gen de la proteína de la cápside de mimivirus [4] .
El uso de V. vermiformis para el cultivo, junto con varias muestras del mundo exterior, ha permitido describir otro grupo de virus gigantes conocidos como Kaumoebavirus . Al igual que los Faustovirus , se aíslan de muestras de aguas residuales y no tienen parientes cercanos entre los virus conocidos. Los virus del género Faustovirus y la familia Asfaviridae son los más cercanos a Kaumoebavirus . La cápside tiene forma icosaédrica. Los genes de las proteínas de la cápside están dispersos en una región de 5000 pb. En términos de tamaño del genoma , el Kaumoebavirus es el más cercano al Marseillevirus [4] .
En 2016, se descubrió un nuevo virus gigante, Cedratvirus , en una muestra de agua de Argelia utilizando la ameba A. castellanii . De los virus conocidos actualmente, Pithovirus es el más cercano a él , aunque solo una quinta parte de los genes de Cedratvirus son similares a los genes de Pithovirus . Cedratvirus se diferencia de otros virus gigantes en la presencia de cubiertas de dos capas. En las primeras etapas de la infección , los viriones están cubiertos por un tegumento de 40 nm de espesor , mientras que en los viriones maduros tiene un espesor de 55 nm . El contenido del virión ingresa al citoplasma a través del poro apical. El tamaño del genoma de Cedratvirus es similar al de Pithovirus . Otro representante del género Cedratvirus fue descrito en 2017. Los genomas de ambos carecen de las repeticiones no codificantes que son tan abundantes en el genoma de Pithovirus [4] .
Pacmanvirus se describió en 2017 utilizando la ameba A. castellanii . Estos virus obtienen su nombre de la forma de la cápside que se ve cuando se tiñe negativamente bajo un microscopio electrónico : se parece al protagonista del videojuego Pac-Man del mismo nombre . El pacmanvirus se multiplica muy rápidamente y, dentro de las 8 horas posteriores a la infección, se produce la lisis de las células de la ameba. En términos de tamaño del virión y del genoma , Pacmanvirus está cerca de Kaumoebavirus y Faustovirus, siendo Faustovirus , Asfaviridae y Kaumoebavirus los parientes más cercanos de Pacmanvirus [ 4] .
En febrero de 2018, se anunció el descubrimiento de dos virus gigantes estrechamente relacionados, llamados Tupanvirus Soda Lake y Tupanvirus Deep Ocean , por el origen de las muestras de agua de las que fueron aislados. Pueden infectar a las amebas A. castellanii y V. vermiformis . Las cápsides de los tupanvirus tienen aproximadamente el mismo tamaño que los mimivirus (unos 450 nm ), pero también tienen una larga cola cilíndrica, de unos 550 nm de largo , unida a la base de la cápside. Ninguno de los virus actualmente conocidos tiene apéndices de cápside tan grandes [7] .
El genoma de Tupanvirus está representado por un ADN lineal de doble cadena con una longitud de alrededor de 1,5 millones de pb. El genoma contiene 1200-1400 marcos de lectura abiertos, de los cuales unos 380 son genes huérfanos. Las especies del género Tupanvirus son campeones absolutos entre los virus en cuanto al número de componentes de traducción codificados. De hecho, para un conjunto completo, solo carecen de ribosomas. Tienen genes para alrededor de 20 aminoacil-tRNA sintetasas, 70 tRNA , con Tupanvirus Deep Ocean incluso teniendo tRNA para el raro aminoácido pirrolisina , ocho factores de iniciación de la traducción , un factor de elongación y un factor de terminación , así como una serie de proteínas accesorias involucradas. En traducción. Los parientes más cercanos de Tupanvirus son los mimivirus, y tan cercanos que se supone que el género Tupanvirus está incluido en la familia Mimiviridae [7] .
En 2019, se anunció el descubrimiento de un nuevo virus gigante que infecta a la ameba A. castellanii de aguas termales en Japón . El nuevo virus se denominó Medusavirus . Tiene una cápside icosaédrica de 260 nm de diámetro , con apéndices inusuales con puntas esféricas. El genoma está representado por una molécula de ADN de doble cadena de 381 mil pb de largo, en ella se codifican 461 proteínas putativas. Se han producido numerosas transferencias horizontales de genes en ambas direcciones entre el Medusavirus y la ameba huésped . Gracias a ellos , los genes que codifican las cinco histonas y la ADN polimerasa eucariótica aparecieron en el genoma de Medusavirus , y los genes que codifican las proteínas de la cápside se encontraron en el genoma de A. castellanii . Morfológica y filogenéticamente , Medusavirus está muy lejos de otros virus gigantes, por lo que los descubridores propusieron separarlo en su propia familia Medusaviridae [8] .
La mayoría de los virus gigantes actualmente conocidos infectan amebas del género Acanthamoeba . Sin embargo, se desconoce si tienen otros hosts. Estas amebas se alimentan de una gran variedad de microorganismos : bacterias, levaduras y otros hongos, virus y algas , por lo que hay mucho ADN extraño en su citoplasma. Probablemente, el mosaicismo de los genomas de virus gigantes se deba a la intensa transferencia horizontal de genes desde las "células vecinas". Se han descrito algunos virus gigantes en otra especie de ameba, V. vermiformis . Varios parientes lejanos de los mimivirus infectan flagelados marinos y algas unicelulares . Hasta ahora, los intentos de utilizar células distintas de las amebas para desarrollar virus gigantes no han tenido éxito [4] .
Sin embargo, existe alguna evidencia de que los virus gigantes pueden vivir no solo en las amebas. Por ejemplo, los experimentos han demostrado que los mimivirus pueden entrar en las células fagocíticas ( monocitos y macrófagos ) en humanos y ratones , y en ratones incluso se ha descrito una infección por mimivirus que afecta a los macrófagos. También se ha demostrado que el mimivirus puede replicarse en células de sangre periférica mononucleares humanas , estimulando la liberación de interferón tipo I y suprimiendo la expresión de genes estimulados por interferón en estas células. Además, los virus del género Marseillevirus pueden infiltrarse en los linfocitos T humanos inmortalizados e incluso se han encontrado en macrófagos de los ganglios linfáticos [4] .
El ciclo de vida de los virus gigantes dura de 6 a 24 horas. Por regla general, los virus entran en la célula por fagocitosis , sin embargo, los virus del género Marseillevirus pueden entrar en el citoplasma por endocitosis . Estos virus gigantes difieren significativamente de otros virus que ingresan a la célula después de interactuar con los receptores en su superficie. Después de que el virión ingresa al citoplasma, su membrana interna , que se encuentra debajo de la cápside, se fusiona con la membrana de la vesícula y el contenido del virión se vierte en el citoplasma. Después de eso, comienza la formación de fábricas virales : zonas especiales del citoplasma, donde tiene lugar la replicación del ADN viral y el ensamblaje de partículas virales. A menudo, cuando se infecta con virus gigantes, la morfología del núcleo también cambia . En las células infectadas con Pandoravirus o Mollivirus , se observan invaginaciones de la envoltura nuclear , y en el caso de Mollivirus , las factorías virales incluso penetran en el núcleo. De hecho, la fábrica viral se convierte en el núcleo funcional de una célula infectada por un virus (virocletes) [4] .
El ensamblaje de viriones en virus gigantes ocurre de diferentes maneras. En el caso de los mimivirus, la formación de la membrana interna, el ensamblaje de la cápside, el empaquetamiento del ADN y el ensamblaje de las fibrillas ocurren secuencialmente y se acompañan del movimiento de los viriones desde el centro de la fábrica de virus hasta sus bordes. En Pandoravirus y Mollivirus , el ensamblaje de la envoltura y los contenidos internos del virión ocurren simultáneamente. La liberación de viriones de virus gigantes se acompaña de la lisis de la célula de ameba, y solo los viriones de Mollivirus abandonan la célula por exocitosis [4] .
A juzgar por la presencia en los genomas de virus gigantes de genes que codifican proteínas de transcripción y traducción, son hasta cierto punto independientes de la célula huésped en términos de replicación . Sin embargo, Pandoravirus , Mollivirus y uno de los Marseilleviridae carecen de proteínas relacionadas con la transcripción, por lo que aún requieren un núcleo de ameba para replicarse. En el caso de un representante de Marseilleviridae , la transcripción comienza en la fábrica viral, pero, aparentemente, debido a la participación del aparato transcripcional de la célula huésped [4] .
Con el descubrimiento de un nuevo miembro de la familia Mimivirus,[ fecha? ] Mamavirus , se descubrió el primer virófago, un virus cuya reproducción depende del virus huésped. Se han encontrado pequeños viriones icosaédricos, no similares a los viriones de Mamavirus, en las fábricas de virus de Mamavirus . El nuevo virus se denominó "virófago Sputnik" [4] .
Los genomas de virófagos están representados por ADN circular de 17 a 29 mil pb de longitud. y contienen de 16 a 34 genes, algunos de los cuales son homólogos a genes de virus gigantes. Después de Sputnik, se describieron varios virófagos más que se reproducen con la participación de mimivirus de las tres líneas (A, B y C). Se describió un virófago que sólo podía parasitar Mimivirus de los linajes B y C; El linaje A de mimivirus fue resistente a él. Este virófago se denominó Zamilon . Al mismo tiempo, se encontraron secuencias pertenecientes a Zamilon en el genoma de la línea A de mimivirus. El grupo formado por ellos se denominó MIMIVIRE (del inglés mimivirus virophage resistente element ), y al principio se creía que el principio de su funcionamiento es similar al trabajo de los sistemas bacterianos CRISPR /Cas que brindan protección contra los bacteriófagos . Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que MIMIVIRE no tiene nada que ver con CRISPR/Cas. Curiosamente, se encontraron copias de genomas de virófagos en el genoma del alga clorarachniofita marina Bigelowiella natans [4] .
Los virus gigantes sufren no solo de virófagos. En 2012, se encontraron elementos genéticos móviles en el genoma de uno de los mimivirus, llamados "transpovirones". Los transpovirones constan de siete mil pb. y contienen 6-8 genes que codifican proteínas, y en sus extremos hay largas repeticiones invertidas . Todos los transpovirones codifican proteínas que contienen un dominio de helicasa de tipo I y un dominio de dedo de zinc Cys2His2 (C2H2) . Aparentemente, los transpovirones usan tanto sus propias proteínas como las proteínas del virus huésped para reproducirse. Los transpovirones se detectan incluso en los genomas de virófagos insertados en el genoma del alga B. natans [9] . Como ya se mencionó, se han identificado elementos genéticos transponibles (conocidos como MITE) en el genoma de Pandoravirus salinus . Al igual que los transpovirones, tienen repeticiones invertidas terminales pero no codifican ninguna proteína [10] .
Una de las características más inusuales que separan a los virus gigantes de otros virus es la presencia de genes cuyos productos están involucrados en la traducción. Tupanvirus incluso tiene un conjunto completo de proteínas y ARN necesarios para la traducción, además de los componentes de los ribosomas. El microbiólogo francés Didier Raoult (quien estudió por primera vez el mimivirus) sugirió que los virus gigantes surgieron como resultado de la reducción evolutiva de la célula antigua y representan el cuarto dominio de la vida, junto con las arqueas, las bacterias y los eucariotas. Es posible que en el momento de la aparición de los virus gigantes, vivieran en la Tierra varias líneas de organismos celulares que surgieron de forma independiente , de las cuales solo una ha sobrevivido hasta el día de hoy, y los virus gigantes pueden ser descendientes de una de las líneas extintas [11] .
Sin embargo, en el sentido estricto de la palabra, los virus gigantes no pueden ser un dominio, ya que la división de los organismos celulares en tres dominios se llevó a cabo mediante la comparación de genes de ARNr , que los virus gigantes no tienen. Por lo tanto, en 2013, Didier Raoult propuso abandonar el sistema de tres dominios y pasar al sistema de cuatro TRUC, una abreviatura de Things Resisting Uncompleted Classification (del inglés: "entidades que no son susceptibles de clasificación incompleta"). Por lo tanto, toda la vida terrestre se puede dividir en cuatro TRUC: eucariotas, bacterias, arqueas y virus gigantes. Al mismo tiempo, el resto de los virus aún permanecen fuera del sistema del mundo vivo. El aislamiento de virus gigantes en una rama separada de la vida fue recibido con escepticismo por el biólogo estadounidense Evgeny Kunin , quien cree que el aislamiento de virus gigantes está asociado con errores de reconstrucción de la filogenia , y que el resultado es una gran cantidad de genes comunes con organismos celulares. de transferencia horizontal [11] .
Los virus gigantes son microorganismos , porque los microorganismos, por definición, son organismos que son visibles bajo un microscopio óptico, lo que se aplica completamente a los virus gigantes [3] .
El hecho de que la fábrica de virus de los virus gigantes sea, de hecho, el núcleo de la célula infectada (virocell) sugiere que la evolución de los virus gigantes y la evolución de los eucariotas pueden estar estrechamente relacionadas. La similitud entre la fábrica viral y el núcleo celular no es superficial: ambas estructuras se encuentran en el citoplasma y, a menudo, las fábricas virales se rodean de membranas de retículo endoplásmico , que sirven como fuente de membranas para los viriones. En muchos NCLDV, las fábricas virales se reúnen cerca del centro organizador de microtúbulos que participa en la división nuclear. Usando microscopía de fuerza atómica , se demostró que las fábricas virales también se forman por la fusión de vesículas derivadas de la invaginación de la envoltura nuclear. Finalmente, Mollivirus y, hasta cierto punto , Pandoravirus utilizan el propio núcleo como fábrica viral y las membranas nucleares como fuente de las membranas internas de los viriones [12] .
Se puede suponer que el núcleo celular se originó a partir de la fábrica de virus del antiguo NCLDV, que se multiplicó en una célula protoeucariota. Después de eso, el genoma viral se fusionó con el genoma de una célula protoeucariota y perdió la capacidad de formar viriones, convirtiéndose para siempre en parte del genoma eucariota [12] .
Se ha propuesto otro escenario, según el cual los virus gigantes, por el contrario, se originaron a partir del núcleo de una antigua célula eucariota. Se puede suponer que el núcleo celular se convirtió en una fábrica viral después de que aparecieran en él los genes necesarios para la formación de viriones. Sin embargo, no está claro cómo se podría empaquetar un cromosoma completo en un virión [12] .
Según la tercera hipótesis, el núcleo celular aparecía como una estructura protectora como resultado de la interacción de una célula protoeucariota con un virus. El núcleo permitía proteger la replicación y transcripción del genoma celular de la acción del virus, sin embargo, en el curso de la evolución, la mayoría de los virus aprendieron a superar esta barrera [12] .
Aparentemente, los virus gigantes están muy extendidos en la naturaleza: se encontraron en muestras de agua dulce y de mar, así como en muestras de suelo recolectadas en todo el mundo. Sus anfitriones de ameba también están muy extendidos y, a menudo, viven cerca de los humanos. Se han aislado algunos virus gigantes, a saber, mimivirus, de varios animales : ostras , sanguijuelas , monos y vacas . El Marseillevirus se aisló de Diptera , y el Faustovirus se encontró una vez al morder [13] .
Se han encontrado repetidamente virus gigantes en materiales biológicos tomados de personas. Se han encontrado en heces y sangre de personas sanas, raspados de las vías respiratorias superiores de pacientes con neumonía e incluso en líquido para lentes de contacto que usan pacientes con queratitis . En 2013, se encontró el virus de Marsella en la sangre y los ganglios linfáticos de un niño de once meses que sufría de adenitis . Los virus gigantes a menudo se encuentran en datos metagenómicos relacionados con humanos. Así, se encontraron secuencias, probablemente pertenecientes a mimivirus, en heces y coprolitos humanos , saliva y mucosa vaginal . Las secuencias relacionadas con los virófagos se encuentran en el tracto gastrointestinal . Se han identificado Pandoravirus , Pithovirus y Faustovirus en el plasma de pacientes que padecen diversas patologías hepáticas [13] .
Los mimivirus pueden entrar en los fagocitos humanos y de ratón. Dentro de las 30 horas posteriores a la entrada del mimivirus en un macrófago de ratón, la cantidad de ADN viral en la célula aumenta significativamente y el extracto de los macrófagos infectados conduce a la lisis de las amebas. También se encontró que el mimivirus puede multiplicarse en células mononucleares de sangre periférica humana y suprimir la expresión de genes estimulados por interferón en estas células. 21 días después de la infección por el virus de Marsella de linfocitos T humanos inmortalizados, fue posible detectar no solo ADN viral, sino también viriones completos en ellos. Por lo tanto, los virus gigantes pueden multiplicarse con éxito fuera de las amebas [13] .
Mimivirus fue descubierto por accidente mientras investigaba la causa de un brote de neumonía. En el plasma sanguíneo de pacientes con neumonía, los mimivirus se encuentran en cantidades significativamente más altas que en personas sanas. En pacientes que contrajeron neumonía ya en el hospital, se detectaron numerosos anticuerpos contra mimivirus en la sangre. Al mismo tiempo, estudios independientes han demostrado que los mimivirus están presentes en los hospitales en cantidades mucho mayores que en las habitaciones ordinarias. Se describió un caso de un ayudante de laboratorio que enfermó de neumonía y que trabajaba mucho con mimivirus con sus propias manos. Se encontraron anticuerpos contra 23 proteínas de Mimivirus en su sangre, de los cuales 4 eran exclusivos del Mimivirus. Un caso similar ocurrió en 1968 con un asistente de laboratorio que no siguió las reglas de seguridad cuando trabajaba con el virus de Epstein-Barr , quien finalmente enfermó de mononucleosis infecciosa . Como se supo más tarde, la mononucleosis infecciosa es causada por el virus Epstein-Barr. En dos pacientes que regresaron a Francia de un viaje a Laos y padecían astenia , fiebre , mialgias y náuseas , se detectaron en sangre anticuerpos contra el virófago Sputnik, que parasita a los mimivirus [13] .
Por lo tanto, en este momento todavía es demasiado pronto para incluir sin ambigüedad los virus gigantes en la lista de patógenos humanos, pero definitivamente se puede decir que están involucrados en la patogénesis de muchas enfermedades humanas [13] .
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