Virófagos

virófagos

Cápside del virófago Sputnik
clasificación cientifica
Grupo:virus [1]Reino:varidnaviriaReino:BamfordviraeTipo de:PreplasmiviricotaClase:MaveriviricetesOrdenar:priklausoviralesFamilia:virófagos
nombre científico internacional
Lavidaviridae
el grupo de baltimore
I: virus dsDNA

Los virófagos [2] [3] ( ing.  Virophages , lat.  Lavidaviridae ) son un grupo de virus que pueden multiplicarse en las células solo en presencia de otro virus (virus huésped), pero tienen genomas y viriones más complejos que otros virus satélite [ 4] . Los virófagos tienen cápsides icosaédricas y sus genomas están representados por moléculas de ADN de doble cadena . Los primeros representantes de este grupo de virus se describieron en 2008 y, a fines de 2016, se conocían 18 genomas de virófagos, dos de los cuales estaban secuenciados casi por completo . Se han encontrado virófagos en una amplia variedad de hábitats: en las aguas profundas de los océanos y en la tierra; se aisló un virófago del líquido de lentes de contacto , por lo que es posible que los virófagos también interactúen con el cuerpo humano [5] .

Se propone que los virófagos se clasifiquen en la familia Lavidaviridae , cuyas relaciones filogenéticas aún no se han dilucidado por completo [5] [6] . Sin embargo, a partir de marzo de 2018, el Comité Internacional de Taxonomía de Virus reconoció oficialmente solo dos géneros y tres especies [7] .

Historia del estudio

En todos los virófagos estudiados, el virus huésped pertenece a la familia Mimiviridae (sin embargo, en varios virófagos aislados, se desconoce el virus huésped), por lo que la historia del estudio de los virófagos está estrechamente relacionada con la historia del estudio. de esta familia de virus gigantes [6] . Hasta 2008, solo se conocía un representante en esta familia: el mimivirus Acanthamoeba polyphaga mimivirus que infecta a la ameba Acanthamoeba polyphaga . En 2008 se describió otro miembro de la familia Mimiviridae , que se reproducía en la ameba Acanthamoeba castellanii y se denominó mamavirus [8] . Al mismo tiempo, en el citoplasma de amebas infectadas con mamavirus, mediante microscopía electrónica , fue posible identificar pequeños viriones con un diámetro de unos 50 nm (su genoma constaba de 18.343 pares de bases que codifican 21 proteínas ). Se encontraron en las fábricas de virus de mamavirus, por lo que el nuevo virus recibió el nombre de Sputnik [ 5 ] [ 9 ] . 

En amebas infectadas con mamavirus y Sputnik al mismo tiempo, los viriones de mamavirus resultantes tenían una morfología irregular, y solo el 30% de ellos eran capaces de causar infección en otras células. Dado que Sputnik utilizó las fábricas de virus de mamavirus para su reproducción, reduciendo la eficiencia de reproducción de este último, se aisló en un nuevo grupo de virus, llamados virófagos . Desde entonces, se han descrito varios virófagos más (basados ​​principalmente en datos metagenómicos ). Fue posible aislar seis virófagos de una variedad de fuentes, como agua, suelo e incluso líquido para lavar lentes de contacto, obtenidos en una variedad de lugares: en Francia , EE . UU. ( Texas ), Brasil y Túnez . Un número aún mayor de virófagos se conocen sólo a partir de datos genómicos y se describen a partir de los resultados de la detección metagenómica de muestras de una variedad de lugares [5] .

Descripción

Todos los virófagos aislados son virus pequeños con cápsides icosaédricas de 35 a 74 nm de diámetro. Solo en el virófago Sputnik se ha estudiado la estructura espacial de la cápside (mediante criomicroscopía electrónica ). Los viriones de Sputnik tienen un diámetro de 74 nm y su cápside icosaédrica consta de 260 capsómeros pseudohexaméricos y 12 pentaméricos , que se encuentran en los vértices de la cápside. Los capsómeros pseudohexaméricos se forman por trimerización de monómeros usando rollos de gelatina . Los capsómeros pentaméricos tienen cavidades centrales que, al igual que las de los bacteriófagos , pueden servir para la entrada y salida de moléculas de ADN de la cápside. Debajo de la cápside hay una bicapa lipídica de 4 nm de espesor [5] .

Los genomas de virófagos están representados por moléculas de ADN de doble cadena que varían en tamaño de 17 a 30 mil pares de bases (pb) y codifican de 16 a 34 proteínas. Alrededor del 60% de los genes de cada virófago son genes huérfanos (ORFans ) con  funciones desconocidas, es decir, no tienen homología con ninguno de los genes actualmente conocidos. Seis de los genes de virófagos conocidos se encuentran en casi todos los virófagos; tienden a jugar un papel crítico en su replicación [10] . Estos genes incluyen genes que codifican proteínas de cápside grandes y pequeñas, genes de la supuesta familia FtsK-HerA de ATPasas de empaquetamiento de ADN, un gen de cisteína proteasa, un gen de ADN helicasa /primasa (S3H) y un gen que codifica una proteína que contiene zinc. dominio de cinta (dominio de cinta de zinc en inglés ). Además, varios virófagos han conservado genes que codifican dos familias diferentes de integrasas (la supuesta integrasa tirosina en Sputnik y la supuesta integrasa rve en mavirus y AML). La presencia de varios genes conservados atestigua a favor del origen monofilético de los virófagos [5] .  

Diversidad

A partir de 2016, la base de datos GenBank contenía secuencias genómicas completas o parciales de 18 virófagos [5] . A fines de 2017, el número de secuencias genómicas completas o parciales de virófagos disponibles para los investigadores aumentó a 57 [11] .

El descubrimiento del virófago Sputnik en 2008 fue seguido por la descripción de otros tres virófagos relacionados. Sputnik 2 se aisló en 2012 de un lavado de lentes de contacto en asociación con Lentillevirus  , un mimivirus del grupo A. Resultó que el genoma del lentillevirus contiene un genoma integrado de Sputnik 2, así como elementos móviles previamente desconocidos, llamados transpovirones . Sputnik 3 fue detectado por reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en 2013 en una muestra de suelo. En 2014 se describió Sputnik Río Negro, un virófago que parasita al virus Samba (mimivirus del grupo C). La cápside de este virófago tiene la mitad del tamaño de las cápsides de otros Compañeros (su diámetro es de 35 nm frente a ~70 nm para otros mimivirus) [5] [12] .

Los genomas de todos los satélites conocidos actualmente están representados por moléculas circulares de ADN. En el virófago Sputnik, el genoma incluye 18.343 pares de bases (pb), 18.338 pb. - para el Sputnik 2 y lo mismo para el Sputnik 3. El genoma del Sputnik Río Negro aún no está disponible. Las diferencias entre los genomas de los tres Compañeros son de menos de 10 pb; en los tres virófagos, el genoma tiene una baja composición de GC , como en los mimivirus. Contienen 20-21 marcos de lectura abiertos ( English  open reading frame, ORF ), que codifican proteínas con una longitud de 88 a 779 residuos de aminoácidos (a.o.). Para cuatro genes de los genomas de mimivirus , se encontraron homólogos en los genomas de eucariotas y bacteriófagos , para tres, entre los genes de mimivirus, y un gen es homólogo al gen del virus archaeal ; los genes restantes no muestran ninguna homología con secuencias conocidas. Tal composición de mosaico de genes indica que estos virófagos están involucrados en la transferencia horizontal de genes [5] .

Mavirus se convirtió en el segundo virófago conocido. Su cápside tiene forma esférica y alcanza los 60 nm de diámetro. Fue aislado en 2010 de aguas costeras en Texas, EE. UU. Como ya se ha señalado, parasita al virus CroV , que infecta al flagelado marino Cafeteria roenbergensis . El genoma del mavirus es un ADN bicatenario circular de 19.063 pb que contiene 20 ORF. Como en Sputnikov, el genoma de este virófago se caracteriza por una baja composición de GC. 10 marcos de lectura abiertos muestran homología con los genes de retrovirus , bacterias , eucariotas y virus, cuyo genoma está representado por ADN de doble cadena. En particular, se encontraron 4 ORF homólogos en el genoma del Sputnik; codifican una proteína de la cápside, una proteasa de cisteína putativa, una endonucleasa GIY-YIG putativa y una ATPasa de empaquetamiento de ADN putativa [5] .

El virófago Zamilon se aisló en 2013 de una muestra de suelo de Túnez junto con el mimivirus Mont1 perteneciente al grupo C. El virión tiene forma esférica, su diámetro alcanza los 50–60 nm. El genoma de Zamilon es una molécula de ADN circular de 17.276 pb de longitud. con una composición de GC baja, contiene 20 ORF de 222 a 2337 pb de longitud. Se diferencia significativamente del genoma del Sputnik: tienen un 76% de nucleótidos idénticos mientras que cubren el genoma del Sputnik en un 75%. Sin embargo, 17 ORF de Zamilon son homólogos a los genes Sputnik, dos ORF son homólogos a los genes de Megavirus chiliensis y un ORF es homólogo a Moumouvirus monve [5] . De acuerdo con la clasificación de virófagos propuesta en 2016, Zamilon y Sputnik con sus variantes se combinan en un género Sputnikvirus (donde representan respectivamente las especies Zamilon, virus dependiente de Mimivirus y Sputnik, virus dependiente de Mimivirus ), y el mavirus se aísla en un género separado . género Mavirus (especie mavirus dependiente de Cafeteriavirus ) [6] .

El primer virófago descubierto usando metagenómica fue el virófago Organic Lake (OVL). Fue descubierto en 2011 en una muestra de agua de Organic Lake , un lago meromíctico  hipersalino ( Costa de Ingrid Christensen , Antártida Oriental ). Se detectaron partículas esféricas de este virófago con un diámetro de 50 nm mediante microscopía electrónica de transmisión . El genoma OLV es una molécula circular de ADN de doble cadena que contiene 26.421 pb. y que tiene una composición de GC del 36,5%. Se supone que 24 proteínas están codificadas en el genoma OLV, de las cuales seis son homólogas a las proteínas Sputnik. Estos incluyen una proteína de la cápside, una ATPasa de empaquetamiento de ADN, una supuesta ADN polimerasa / primasa y tres proteínas de función desconocida [5] .

En 2012-2014, durante un análisis metagenómico de las aguas del lago Yellowstone , se obtuvieron secuencias genómicas completas de siete virófagos, que se denominaron virófagos del lago Yellowstone (YSLV, un posible nombre ruso es virófagos del lago Yellowstone). Sus genomas son de 22-29 mil pb; en particular, la longitud del genoma del virófago YSLV1 es de 27849 pb. con 26 ORF, YSLV2 tiene 23.184 pb. con 21 ORF, YSLV3 tiene 27.050 pb. con 23 ORF, YSLV4 tiene 28306 pb. c 34 ORF [5] [13] . La composición de GC es 33,4 % para YSLV1, 33,6 % para YSLV2, 34,9 % para YSLV3 y 37,2 % para YSLV4. Según los resultados de un análisis cladístico preliminar realizado en 2013 , los 4 virófagos YSLV conocidos en ese momento formaban un solo clado  , un grupo hermano del Sputnik, y el virófago ALM se incluyó junto con el mavirus en otro clado [13] . En 2014 se descubrieron otros 3 virófagos del grupo YSLV; este es YSLV5 con una longitud de genoma de 29.767 pb. y 32 ORF, YSLV6 (24.837 pb y 29 ORF) e YSLV7 (23.193 pb y 26 ORF). En el virófago YSLV5, la composición de GC es del 51,1 % (muy superior a la de otros virófagos del grupo), en YSLV6 es del 26,8 %, en YSLV7 es del 27,3 % [14] .

El genoma de un virófago que parasita el virus Phaeocystis globosa (PgV) se descubrió en 2013 durante un análisis metagenómico de las aguas costeras de los Países Bajos durante el ensamblaje de la cadena PgV-16T del genoma PgV. En el genoma de este virófago ( Phaeocystis globosa virus-associated virophage, PgVV) se han predicho 16 ORF, la mayoría de los cuales no son homólogos a ninguna de las secuencias conocidas. Tres ORF que codifican una endonucleasa, una supuesta ADN polimerasa y una primasa son homólogos a los genes de mavirus, y un ORF es homólogo al gen OLV. Es posible que este virófago haya perdido genes estructurales, pues en las células infectadas del alga haptofita Phaeocystis globosa solo se encuentran partículas virales del virus huésped (PgV) . Se ha sugerido que el virófago PgVV existe como un plásmido lineal o provirófago integrado en el genoma del virus huésped [5] [6] .

En 2013, se publicó una secuencia genómica casi completa de un virófago, denominado Ace Lake Mavirus (ALM) .  Se obtuvo de una muestra de agua del lago Ace en la Antártida. La longitud del genoma de este virófago es de 17767 pb, tiene una baja composición de GC (26,7%) y contiene 22 ORF, 14 de los cuales tienen homólogos entre los ORF de mavirus [5] .

En 2015, se publicaron datos sobre la presencia del genoma de un virófago similar a Zamilon en un biorreactor sin ventilación . El nuevo virófago se denominó Zamilon 2. En el mismo año, apareció información sobre la presencia de secuencias de nucleótidos similares a las de los virófagos en el tracto digestivo de los animales, incluidos los humanos [5] .

En el mismo año, se descubrió que el genoma nuclear del alga clorarachniofita Bigelowiella natans contiene insertos transcritos activamente correspondientes a genomas de virófagos. Además, el genoma de esta alga contiene secuencias derivadas de virus del orden Megavirales , así como elementos repetitivos similares a los transpovirones. Es posible que esta alga adquiriera insertos de virófagos como arma molecular contra los virus [5] .

En 2016 se descubrió un nuevo grupo de virófagos al analizar las aguas del lago artificial Dishui en Shanghái ( China ). Se obtuvo la secuencia genómica completa del virófago del lago Dishui (DSLV1). Su genoma es un ADN circular de doble cadena de 28.788 pb de longitud. con una composición de GC de 43,2% y 28 ORF. En las mismas muestras se identificaron secuencias de virófagos relacionados con OLV y virófagos del grupo YSLV [15] . En el mismo año, se describió un nuevo virófago mientras se estudiaba la comunidad microbiana planctónica del lago de montaña Kukunor en la provincia china de Qinghai . Fue nombrado virófago del lago Qinghai (QLV, un posible nombre ruso es virófago del lago Qinghai). El genoma de QLV tiene una longitud de 23379 pb, tiene una composición de GC del 33,2% y contiene 25 ORF, de los cuales 7-11 ORF son homólogos a los genes de OLV y virófagos del grupo YSLV, mientras que el resto son específicos de QLV. En las mismas muestras se detectaron secuencias cercanas a las de los ficodnavirus ( Phycodnaviridae ) [16] que, al parecer, son los hospedadores de este virófago [17] .

En 2017 se realizó un ensamblaje metagenómico de la secuencia genómica del virófago Med-OCT2015-2000m, descubierto en 2015 en muestras de agua del Mar Mediterráneo (el primer virófago encontrado en aguas profundas). La longitud de su genoma fue de 30.521 pb. con 35 ORF. En el árbol filogenético construido , este virófago formó un clado con el virófago YSLV5, aunque ambos virófagos difieren mucho en la composición de GC (27,7 % y 51,1 %, respectivamente) [18] .

Al mismo tiempo, se obtuvieron secuencias genómicas completas (o casi completas) de 17 nuevos virófagos de los lagos de Wisconsin , EE. UU.: 9 de Mendota Lake y 8 de Trout Bog Lake . Se supone que la longitud del genoma completo en estos virófagos se encuentra en el rango de 13,8 a 25,8 mil pb y contienen de 13 a 25 ORF. Las secuencias genómicas resultantes son bastante diversas: en el árbol filogenético reconstruido, los virófagos del lago Trout Bog forman 3 grupos (junto con el Sputnikvirus y los virófagos YSLV7 y YSLV5, respectivamente), mientras que la mayoría de los virófagos del lago Mendota pertenecen al grupo representado por los virófagos OLV, QLV, DSLV1, y la mayoría de los virófagos del grupo YSLV, aunque uno de ellos resulta ser un grupo hermano del Sputnikvirus y otro es un grupo hermano del clado de Mavirus y ALM [11] .

Se identificó una gran cantidad de secuencias similares a las secuencias de genes que codifican la proteína de la cápside del virófago durante el análisis metagenómico de comunidades microbianas de lagos (incluidos los lagos de la Antártida), ríos y pequeños estanques de agua dulce. También se encontraron en el análisis metagenómico de lodos activados, sedimentos de fondo de agua dulce, el tracto digestivo de varios animales, aguas marinas y residuales. Estos datos atestiguan la prevalencia extrema y la gran diversidad de virófagos [5] .

Hay un punto de vista de que los virófagos deberían ser considerados como parte de los virus satélite . El principal argumento a favor de esta hipótesis es el hecho de que los virófagos actualmente aislados no pueden reproducirse en las células en ausencia del virus huésped. Por otro lado, los virófagos son mucho más complejos que los virus satélite, que son, de hecho, agentes subvirales [4] . Los virófagos conocidos se asignan a una familia independiente Lavidaviridae (Lavida: LArge VIrus-Dependent or Associated virus) [5] [6] .

Ciclo de vida

Lo más probable es que todos los virófagos vivan en las fábricas virales de virus gigantes, en las que se transcriben y replican. Las formas en que los virófagos ingresan a la célula huésped se desconocen en la mayoría de los casos [10] . El ciclo de vida y el efecto sobre el virus huésped se ha estudiado en detalle en un solo virófago, Sputnik. Por sí mismos, los virófagos no pueden causar infección en las amebas y requieren estrictamente una fábrica de virus huésped para reproducirse. Todos los virófagos actualmente conocidos parasitan virus gigantes [5] .

Se supone que los viriones de Sputnik son demasiado pequeños para que la ameba pueda fagocitarlos , por lo que se necesita otro mecanismo para que el virófago entre en la célula. Poco antes de penetrar en la ameba, el Sputnik se adhiere a las fibrillas de la superficie del mamavirus utilizando la proteína R135, y la ameba fagocita el complejo resultante. Como era de esperar, las variedades de mimivirus libres de fibrillas son resistentes al Sputnik [5] .

1-2 horas después de la infección, se pueden observar vacuolas endocíticas en el citoplasma de la ameba . Luego, dentro de 2 a 4 horas, ocurre la replicación de los genomas virales y la síntesis de proteínas virales. La replicación de Sputnik y Mimivirus ocurre en zonas densas bien diferenciadas del citoplasma distintas del núcleo: fábricas virales. En esta etapa, todavía es imposible ver o aislar partículas de virófagos [5] .

La formación de viriones del virófago comienza en uno de los polos de la factoría viral, antes de la formación de los viriones de Mimivirus. En casos raros, es posible observar fábricas de virus en células infectadas, que producen solo partículas de virófagos y solo partículas de mimivirus. 16 horas después de la infección, la ameba está completamente llena de partículas de Sputnik y Mimivirus; Los viriones pueden ubicarse libremente en el citoplasma o acumularse en las vacuolas de la ameba. Un día después de la infección, más de dos tercios de las amebas infectadas sufren lisis , liberando partículas recién sintetizadas del virófago y mimivirus [5] .

A diferencia del Sputnik, que puede parasitar una amplia variedad de mimivirus, el virófago Zamilon, descrito en 2014, solo puede reproducirse en presencia de mimivirus del grupo B y C (caracterizados por Moumouvirus y Megavirus chiliensis , respectivamente ): mimivirus del grupo A (que incluyen Mimivirus y Mamavirus ) son resistentes a ella. En particular, el virófago mavirus [3] ( Mavirus ) se reproduce dentro del flagelado marino Cafeteria roenbergensis solo en presencia del gigante Cafeteria roenbergensis virus (CroV) , un miembro de la familia Mimiviridae . A diferencia de Sputnik, la endocitosis de mavirus ocurre independientemente de la endocitosis de CroV (probablemente a través de endocitosis mediada por clatrina) [5] [12] .

Interacción con el virus huésped y la célula

Se demostró que la replicación del virófago samilon mejoró significativamente después del silenciamiento de tres genes de Mimivirus: R349 ( ligasa de ubiquitina que tiene un dominio HECT ), R350 ( proteína de unión a ATP con actividad de helicasa) y R354 ( proteína de unión a ADN con actividad nucleasa ). En condiciones normales, zamilon no puede utilizar las fábricas de virus Mimivirus para reproducirse, probablemente debido a la actividad del sistema de defensa de Mimivirus conocido como MIMIVIRE (ver más abajo ) . Se ha descubierto que el genoma del virófago mavirus puede integrarse en el genoma del huésped. La infección causada por CroV, activa el mavirus, y después de la lisis celular , salen tanto viriones de CroV como viriones de mavirus [ 10] .

En 2017 se ha llevado a cabo un análisis de proteomas de varios virófagos, consistente en la búsqueda de motivos con funciones conocidas en proteínas de virófagos. La similitud de la composición proteica de los proteomas de dos virófagos se evaluó mediante el coeficiente de correlación de Spearman . Por ejemplo, resultó que los proteomas de los virófagos YLV5 y DSLV son funcionalmente más similares; por lo tanto, estos virófagos probablemente desencadenan las mismas cascadas de señalización en la célula huésped. También es probable que los virófagos OLV e YLV6, así como zamilon y QLV, provoquen una respuesta celular similar. Los valores funcionales más fuertes se observaron entre los proteomas de Sputnik 2 y Sputnik 3. Se supone que secuencias similares en los genomas de diferentes virófagos provienen de un ancestro común o de los genomas de huéspedes estrechamente relacionados (debido a la transferencia horizontal de genes ) [10] .

La búsqueda de motivos funcionales mostró que alrededor del 70% de las proteínas del virófago samilon tienen un motivo de unión SUMO , mientras que alrededor del 38% de las proteínas Sputnik tienen este motivo. Dado que la unión covalente de la proteína SUMO es una de las modificaciones postraduccionales más comunes , se supone que las modificaciones postraduccionales juegan un papel clave en la replicación de samilon. Es probable que las modificaciones postraduccionales, así como las fibrillas de la cápside del mimivirus, desempeñen un papel clave en la supresión de la reproducción del Sputnik. Si se anulan los genes que codifican las proteínas de las fibrillas , comienza la reproducción activa del virófago. Además, se encontraron motivos ITAM ( motivos de activación basados ​​en tirosina de  inmunorreceptores ) en las proteínas Sputnik y Mavirus, pero no en  las proteínas zamilon , PgVV y QLV. Los motivos ITAM están presentes en las proteínas de varios virus y están asociados con la evitación de la respuesta inmune , la supresión de la apoptosis y la transformación maligna de algunas células. Ninguna de las proteínas PgVV contiene una señal de localización nuclear ( NLS ), mientras que samilon NLS tiene solo una proteína. Posiblemente, los virófagos utilizan rutas alternativas para entrar en el núcleo , y PgVV probablemente se replica sólo en la fábrica de virus citoplasmáticos [10] .  

Origen

Los virófagos muestran un marcado parecido con un grupo especial de elementos móviles: los polintones . Los polintones son un grupo inusual de elementos transponibles, ya que pueden ser duplicados por su propia polimerasa e integrasa (de ahí el nombre: POLymerase-INTegrase-ON). Los polintones y los virófagos están representados por el ADN, tienen un tamaño similar y varios genes de origen común: proteína de la cápside grande y pequeña, ATPasa, que se usa para empaquetar el ADN en la cápside, y una proteasa involucrada en la maduración de los viriones. Sin embargo, las proteínas de la cápside de virófagos y polintones son significativamente diferentes. Parte de las similitudes entre los polintones y los virófagos pueden explicarse por la transferencia horizontal de genes y la evolución convergente ; sin embargo, los datos de los estudios filogenéticos y genómicos indican de manera convincente el carácter común de su origen [19] .

La cuestión de cuál fue el ancestro común de los polintones y los virófagos, si fue un elemento móvil similar a los polintones modernos, o fue un virus, no se ha resuelto finalmente. Según una hipótesis, los virófagos son descendientes de polintones "fugados". En contra de esta hipótesis está el hecho de que los virus gigantes son necesarios para la reproducción de los virófagos, pero no para la reproducción de los polintones, y es poco probable que los virófagos hayan adquirido esta propiedad desde cero. Vale la pena señalar que el virófago Mavirus comparte siete genes con los polintones y solo tres con otros virófagos y, por lo tanto, está más cerca de los polintones que de otros virófagos. Este hecho habla a favor del hecho de que hubo un flujo de genes de los virus a los elementos móviles, y fue el virus el ancestro común de los virófagos y los polintones. Se conocen varios ejemplos de integración de virófagos en los genomas de virus huésped y células infectadas, por lo que es posible que los polintones se originaran a partir de virófagos integrados en el genoma celular. Se supone la existencia de un grupo hipotético de virus, los polinthovirus, que dieron origen no solo a los polintones y virófagos, sino también a los grandes virus que contienen ADN nuclear-citoplasmático , Bidnaviridae y adenovirus . Los polintovirus, a su vez, podrían tener su origen en virus de la familia Tectiviridae  , bacteriófagos que infectan bacterias gramnegativas que ingresaron a las células eucariotas junto con la adquisición de mitocondrias . Los tektivirus adquirieron cisteína proteasa e integrasa de transposones preexistentes y se convirtieron en polintovirus, mientras que los polintovirus, que perdieron la capacidad de formar cápsides, dieron lugar a polintones. Sin embargo, todavía no se han detectado polintovirus [19] . Vale la pena señalar que la distribución más amplia de polintones en la naturaleza (se encuentran en varios grupos de eucariotas , mientras que los virófagos se encuentran solo en células protistas), su mayor diversidad genética y la coevolución a largo plazo con eucariotas indica que los virófagos pueden haber evolucionado a partir de polintones, pero no al revés [20] . Por lo tanto, la cuestión del origen de los virófagos sigue sin resolverse.

La relación de los virófagos con otros elementos móviles puede ilustrarse mediante un cladograma construido sobre la base de secuencias de ADN polimerasa [21] .

Filogenia

El descubrimiento de nuevos virófagos hizo posible en 2016 realizar un nuevo estudio de la filogenia de los virófagos, que perfeccionó los resultados del análisis de 2013. Según este estudio, se confirma la monofilia del género Sputnikvirus y, en general, las relaciones filogenéticas entre los representantes estudiados de la familia Lavidaviridae pueden representarse mediante el siguiente cladograma [5] :

MIMIVIRE

En 2016 apareció un informe sobre el descubrimiento en mimivirus del grupo A de un mecanismo responsable de la resistencia al virófago samilon. El elemento clave de este mecanismo es el sistema genético MIMIvirus VIrophage Resistant Element (MIMIVIRE) que contiene varios insertos correspondientes a secuencias del genoma de samilon. Se ha sugerido que el sistema basado en MIMIVIRE funciona de manera similar a los sistemas CRISPR /Cas que brindan protección contra virus en bacterias y arqueas: los ARN se sintetizan a partir de insertos en el genoma de Mimivirus , que se unen de manera complementaria a los genomas de virófagos, lo que lleva a su destrucción. [22] . Esta conclusión está respaldada por datos de experimentos para desactivar MIMIVIRE. Sin embargo, esta hipótesis tiene una serie de problemas. No está claro, por ejemplo, cómo el sistema MIMIVIRE distingue insertos del genoma del virófago en el genoma del mimivirus de las mismas secuencias en el genoma del virófago y evita la destrucción del genoma del propio mimivirus. Se ha propuesto un mecanismo alternativo de funcionamiento de MIMIVIRE, que no se basa en interacciones complementarias de ácidos nucleicos, sino en interacciones proteína-proteína [23] .

Virófagos e inmunidad adaptativa

Se conocen varios casos en los que los virófagos se han integrado en el genoma de un virus gigante o en células huésped protistas. Por ejemplo, el genoma Sputnik 2 se puede integrar en el genoma Mimivirus. Como se mencionó anteriormente, hay varios insertos derivados de virófagos en el genoma del alga clorarachniofita Bigelowiella natans . Cuando el flagelado marino Cafeteria roenbergensis se coinfecta con el virus CroV y el virófago, el mavirus inserta el genoma del virófago en el genoma del protista en aproximadamente el 30 % de las células infectadas . Si las células que sobrevivieron a la infección con el genoma del mavirus insertado se exponen nuevamente a la infección por CroV, entonces se induce la multiplicación del virófago y la expresión de sus genes, en particular, debido a la activación de la transcripción de los insertos del mavirus por el factor de transcripción codificado por CroV. Eventualmente, se produce la formación de partículas de virófagos, sin embargo, curiosamente, la propagación de virófagos no afecta significativamente la propagación de CroV. Sin embargo, al final, la célula sigue muriendo, lo que impide que CroV se multiplique más en ella. El mecanismo de defensa mediado por mavirus contra la infección por CroV puede interpretarse como una forma de inmunidad adaptativa , en la que la memoria de infecciones previas se conserva en forma de inserciones en el genoma de la célula. Esta idea recuerda al principio de funcionamiento de la inmunidad adaptativa de bacterias y arqueas, el sistema CRISPR/Cas [21] .

Ecología

En los años transcurridos desde el descubrimiento de los primeros virófagos, se han detectado virus de este grupo mediante metagenómica en diversos hábitats, desde aguas profundas hasta tierra firme, y en diversas partes del globo. Los virófagos se encuentran en agua dulce y sedimentos del fondo con más frecuencia que en muestras de agua de áreas de aguas profundas. Además, se han encontrado virófagos en el suelo, el hielo y el aire. Los virófagos interactúan activamente con otros microorganismos e incluso pueden influir en su crecimiento; por ejemplo, Sputnik puede controlar no solo las poblaciones de amebas sino también el crecimiento bacteriano mediante la regulación de la virulencia de sus virus huéspedes. Al influir en la dinámica de la población de virus gigantes y sus huéspedes eucariotas, los virófagos pueden tener un impacto significativo en una variedad de ecosistemas [5] .

La conexión de los virófagos con los humanos aún no está del todo clara. Se han encontrado virus gigantes en muestras de tejido pulmonar y fecal humano; además, los virus gigantes pueden infectar las amebas que habitan en el tracto digestivo humano y, de hecho, se han identificado secuencias correspondientes a virófagos en muestras fecales. Además, se aisló el virófago Sputnik 2 del líquido de lentes de contacto. Se encontraron anticuerpos contra el virófago Sputnik en dos pacientes febriles, uno de ellos seroconvertido . No hay datos sobre la patogenicidad potencial de los virófagos para los seres humanos [5] .

Notas

  1. ↑ Taxonomy of Viruses  en el sitio web del Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) .
  2. ↑ Elements.ru: Los virus también sufren enfermedades virales (A. Markov) . Consultado el 15 de enero de 2018. Archivado desde el original el 28 de enero de 2018.
  3. ↑ 1 2 Ciencia y vida: Virus Wars . Consultado el 15 de enero de 2018. Archivado desde el original el 16 de enero de 2018.
  4. ↑ 1 2 Flint et al., 2015 , pág. 370.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Bekliz M. , Colson P. , La Scola B.  La familia en expansión de virófagos  // Virus. - 2016. - Vol. 8, núm. 11. -doi : 10.3390/v8110317 . —PMID 27886075 .
  6. ↑ 1 2 3 4 5 Krupovic M. , Kuhn JH , Fischer MG  Un sistema de clasificación para virófagos y virus satélite  // Archives of Virology. - 2016. - Vol. 161, núm. 1.- Pág. 233-247. -doi : 10.1007/ s00705-015-2622-9 . — PMID 26446887 .
  7. ↑ Una nueva familia y dos nuevos géneros para la clasificación de virófagos  : [ ing. ] // ICTV. — Código asignado: 2015.001a-kF. - 2015. - 14 págs.
  8. ↑ Gazeta.ru: El virus gigante está enfermo con Sputnik . Fecha de acceso: 18 de enero de 2018. Archivado desde el original el 18 de enero de 2018.
  9. ↑ Abergel C. , Legendre M. , Claverie JM  El universo de virus gigantes en rápida expansión: Mimivirus , Pandoravirus , Pithovirus y Mollivirus  // FEMS Microbiology Reviews. - 2015. - Vol. 39, núm. 6.- Pág. 779-796. -doi : 10.1093 / femsre/fuv037 . — PMID 26391910 .
  10. ↑ 1 2 3 4 5 Sobhy H. Virophages y sus interacciones con virus gigantes y células huésped.  (Inglés)  // Proteomas. - 2018. - 22 de mayo ( vol. 6 , no. 2 ). -doi : 10.3390 / proteomas6020023 . — PMID 29786634 .
  11. ↑ 1 2 Roux S., Chan L.-K., Egan R., Malmstrom R. R., McMahon K. D., Sullivan M. B.  Ecogenomics of Virophages and its Giant Virus Hosts Assessed through Time Series Metagenomics  // Nature Communications. - 2017. - Vol. 8, núm. 1. - Pág. 858. - doi : 10.1038/s41467-017-01086-2 . — PMID 29021524 .
  12. ↑ 1 2 Gaia M. , Benamar S. , Boughalmi M. , Pagnier I. , Croce O. , Colson P. , Raoult D. , La Scola B.  Zamilon, a Novel Virophage with Mimiviridae Host Specificity  // PLoS One . - 2014. - Vol. 9, núm. 4.- P. e94923. - doi : 10.1371/journal.pone.0094923 . — PMID 24747414 .
  13. ↑ 1 2 Zhou Jinglie, Zhang Weijia, Yan Shuling, Xiao Jinzhou, Zhang Yuanyuan, Li Bailin, Pan Yingjie, Wang Yongjie.  Diversidad de virófagos en conjuntos de datos metagenómicos  // Journal of Virology. - 2013. - Vol. 87, núm. 8.- Pág. 4225-4236. -doi : 10.1128/ JVI.03398-12 . — PMID 23408616 .
  14. ↑ Zhou Jinglie, Sun Dawei, Childers A., McDermott T. R., Wang Yongjie, Liles M. R.  Tres nuevos genomas de virófagos descubiertos en los metagenomas del lago Yellowstone  // Journal of Virology. - 2015. - Vol. 89, núm. 2.- Pág. 1278-1285. -doi : 10.1128/ JVI.03039-14 . —PMID 25392206 .
  15. ↑ Gong Chaowen, Zhang Weijia, Zhou Xuewen, Wang Hongming, Sun Guowei, Xiao Jinzhou, Pan Yingjie, Yan Shuling, Wang Yongjie.  Nuevos virófagos descubiertos en un lago de agua dulce en China  // Frontiers in Microbiology. - 2016. - Vol. 7. - Pág. 5. - doi : 10.3389/fmicb.2016.00005 . —PMID 26834726 .
  16. ↑ Makarov  VV Giruses. Taxonomía comparativa del virus de la peste porcina africana en el grupo de los grandes desoxirribovirus citoplasmáticos nucleares  // Veterinaria hoy. - 2012. - Nº 1 . - S. 5-8 .
  17. ↑ Oh Seungdae, Yoo Dongwan, Liu Wen-Tso.  La metagenómica revela una nueva población de virófagos en un lago de montaña tibetano  // Microbes and Environments. - 2016. - Vol. 31, núm. 2.- Pág. 173-177. -doi : 10.1264 / jsme2.ME16003 . — PMID 27151658 .
  18. ↑ López-Pérez M., Haro-Moreno J. M., Gonzalez-Serrano R., Parras-Moltó M., Rodriguez-Valera F.  Genome Diversity of Marine Phages Recovered from Mediterranean Metagenomes: Size Matters  // PLoS Genetics . - 2017. - Vol. 13, núm. 9.- P.e1007018. -doi : 10.1371 / journal.pgen.1007018 . —PMID 28945750 .
  19. ↑ 1 2 Campbell S. , Aswad A. , Katzourakis A. Desentrañar  los orígenes de los virófagos y los polintones  // Opinión actual en virología. - 2017. - Vol. 25. - Pág. 59-65. -doi : 10.1016/ j.coviro.2017.07.011 . —PMID 28802203 .
  20. ↑ Krupovic M., Yutin N., Koonin E. V.  Fusion of a Superfamily 1 Helicase and a Inactivated DNA Polymerase is a Signature of Common Evolutionary History of Polintons, Polinton-Like Viruses, Tlr1 Transposons and Transpovirons  // Virus Evolution. - 2016. - Vol. 2, núm. 1. -P.vista019. -doi : 10.1093 / ve/vew019 . — PMID 28694999 .
  21. ↑ 1 2 Koonin E. V., Krupovic M.  Polintons, Virophages and Transpovirons: a Tangled Web Linking Viruses, Transposons and Immunity  // Current Opinion in Virology. - 2017. - Vol. 25. - Pág. 7-15. -doi : 10.1016/ j.coviro.2017.06.008 . — PMID 28672161 .
  22. ↑ Levasseur A. , Bekliz M. , Chabrière E. , Pontarotti P. , La Scola B. , Raoult D.  MIMIVIRE es un sistema de defensa en mimivirus que confiere resistencia al virófago  // Naturaleza. - 2016. - Vol. 531, núm. 7593. - Pág. 249-252. -doi : 10.1038/ naturaleza17146 . — PMID 26934229 .
  23. ↑ Claverie J. M., Abergel C.  Sistema similar a CRISPR-Cas en virus gigantes: por qué no es probable que MIMIVIRE sea un sistema inmunitario adaptativo  // Virologica Sinica. - 2016. - Vol. 31, núm. 3.- Pág. 193-196. -doi : 10.1007 / s12250-016-3801-x . — PMID 27315813 .

Literatura

Enlaces

 Partículas subvirales _