Архейный вирус


Вирус архей — это вирус , инфицирующий и размножающийся в археях , домене одноклеточных прокариотических организмов . Вирусы архей, как и их хозяева, встречаются по всему миру, в том числе в экстремальных средах, негостеприимных для большинства живых существ, таких как кислые горячие источники , сильно соленые водоемы и на дне океана. Они также были обнаружены в организме человека. Первый известный вирус архей был описан в 1974 году, и с тех пор было обнаружено большое разнообразие вирусов архей, многие из которых обладают уникальными характеристиками, не встречающимися у других вирусов. Мало что известно об их биологических процессах, например, о том, как они размножаются., но считается, что они имеют много независимых источников, некоторые из которых, вероятно, предшествуют последнему общему архейному предку (LACA). [1]

Большая часть разнообразия, наблюдаемого у вирусов архей, связана с их морфологией. Их полные тела, называемые вирионами, бывают разных форм, в том числе имеют форму веретена или лимона, стержней, бутылок, капель и спиралей. Некоторые из них содержат вирусную оболочку , липидную мембрану, окружающую вирусный капсид , в котором хранится вирусный геном . В некоторых случаях оболочка окружает геном внутри капсида. Все известные вирусы архей имеют геномы, состоящие из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), но некоторые из них могут содержать рибонуклеиновую кислоту .(РНК) геномы. Почти все, что было идентифицировано, содержат геномы двухцепочечной ДНК, небольшое меньшинство имеет геномы одноцепочечной ДНК. Большая часть генов, кодируемых вирусами архей, не имеет известной функции или гомологии с какими-либо другими генами. [2]

По сравнению с бактериальными и эукариотическими вирусами, несколько архейных вирусов подробно описаны. Несмотря на это, те из них, которые были изучены, очень разнообразны и относятся к более чем 20 семействам, многие из которых не имеют никакого отношения к каким-либо другим известным вирусам. В целом все архейные вирусы можно разделить на две большие группы: родственные бактериальным и эукариотическим вирусам и не родственные. Первый включает вирусы, обнаруженные в областях Дуплоднавирия и Вариднавирия , которые, вероятно, имеют древнее происхождение, предшествующее LACA, а второй включает область Аднавирия [3] .и все семейства архейных вирусов, не отнесенные к более высоким таксонам, которые, как считается, произошли от невирусных мобильных генетических элементов , таких как плазмиды .

Как архейные вирусы взаимодействуют со своими хозяевами и окружающей средой, в значительной степени неизвестно. У многих развивается персистирующая инфекция, во время которой потомство постоянно производится с низкой скоростью, не убивая археонов-хозяев. Некоторые эволюционировали вместе со своими хозяевами, адаптируясь к среде, в которой живут археи. Например, бикаудавирусы отращивают два хвоста на противоположных концах своего тела после того, как покидают клетку-хозяина, что может помочь им найти нового хозяина в малонаселенной среде. Считается, что в океанах вирусы архей играют важную роль в переработке питательных веществ, особенно на дне океана, где они являются основной причиной смерти. Для некоторых архейных вирусов в гиперсоленых средах уровень соленостиможет повлиять на инфекционность и поведение вируса.

Области исследований в области вирусологии архей включают в себя лучшее понимание их разнообразия и изучение способов их репликации. Некоторые среды, такие как кислые горячие источники, населены почти исключительно археями, поэтому эти среды очень полезны для изучения того, как архейные вирусы взаимодействуют со своими хозяевами. Поскольку большая часть их генов не имеет известной функции, существует большой запас генетического материала, который предстоит изучить. В первые десятилетия исследований архейных вирусов Вольфрам Зиллиг и его коллеги обнаружили многочисленные семейства архейных вирусов. С 2000 года такие методы, как метагеномика , идентифицировали множество новых вирусов архей, а также такие методы, как криогенная электронная микроскопия и синтения генов .помогли лучше понять их эволюционную историю.


Археон Sulfolobus , инфицированный
STSV -1 .
У поверхности клетки видны два веретенообразных вириона .
Реконструкция криоэлектронной микроскопии икосаэдрического вируса Sulfolobus с башенкой (STIV), показывающая вид в разрезе икосаэдрического капсида симметрии T = 31 с башнеобразными выступами, которые выходят из каждой из 5-кратных вершин. Части белковой оболочки (синие) и внутреннего липидного слоя (желтые) были удалены, чтобы показать внутреннюю часть. [8]
Морфологическое разнообразие кренархейных вирусов [8]