Новый гигантский вирус дал подсказки к тайне происхождения сложной жизни
Ученые обнаружили новый гигантский вирус, способный радикально изменять строение клеток амебы. Получивший название ушикувирус, он заставляет клетки увеличиваться почти вдвое и разрушает их ядра, запуская собственную репликацию (процесс размножения). Открытие может пролить свет на эволюцию сложных клеток с ядром. Результаты исследования опубликованы в Journal of Virology, пишет Еarth.com.
Вирус был найден в образцах воды из пруда командой исследователей из Токийского университета науки. Работу возглавил профессор Масахару Такемура, изучающий возможную роль вирусов в формировании эукариотических (обладающих ядром) клеток. Гигантские вирусы продолжают менять представления о границе между вирусами и клетками.
Редкие свойства вируса
В экспериментах по заражению амебы Vermamoeba vermiformis ученые зафиксировали выраженный цитопатический эффект, то есть вирус портил клетку. Уже через 60 часов после инфицирования клетки достигали максимального размера, при этом их деление прекращалось. Многие зараженные амебы сохраняли округлую форму и жизнеспособность до шести дней, что указывает на медленный, но устойчивый цикл размножения вируса.
Во время репликации ушикувирус разрушает ядерную мембрану хозяина. Электронная микроскопия показала, что по мере накопления вирусных частиц оболочка ядра распадается, а внутри клетки остаются фрагменты ДНК амебы. В отличие от родственных вирусов, размножающихся внутри неповрежденного ядра, ушикувирус использует иной механизм, что указывает на эволюционное разнообразие стратегий репликации.
После проникновения в клетку вирус формирует так называемую вирусную фабрику — временную зону сборки новых частиц. Готовые вирусы покидают клетку не через разрыв мембраны, а постепенно, в виде мелких пузырьков. Такой «щадящий» выход соответствует более длительному циклу заражения по сравнению с близкими видами.
Капсид ушикувируса имеет диаметр около 250 нанометров и покрыт шипами, часть которых заканчивается закрытыми кончиками или тонкими волокнами — ранее не описанным узором среди родственных гигантских вирусов. Предполагается, что эти структуры помогают вирусу прикрепляться к амёбам.
Геном ушикувируса насчитывает не менее 666 тысяч пар оснований и содержит 784 предполагаемых гена. Более половины из них не имеют известных аналогов, что указывает на большое число пока нераспознанных функций.
По результатам сравнительного анализа ушикувирус отнесли к семейству Mamonoviridae и группе кандестиновирусов — редких гигантских ДНК-вирусов, поражающих амёб. Генетическое сходство с ближайшими родственниками указывает на относительно недавнее расхождение и адаптацию к одному типу хозяина.
Версия происхождения ядра клетки
Вирус Ушику также кодирует гистоны — белки, которые помогают упаковывать ДНК в плотные спирали, являющиеся основными компонентами хромосом во многих клетках. Некоторые гены гистонов слиты между собой, что наблюдается у нескольких других гигантских вирусов, и это может изменить способ упаковки ДНК. Наличие белков, упаковывающих ДНК, не делает вирус клеткой, но подтверждает идею о том, что вирусы имитируют клеточные системы.
Такемура предложил теорию вирусного эукариогенеза, согласно которой вирусы способствуют созданию клеточного ядра. Вместо того чтобы убивать хозяина, крупный ДНК-вирус может поселиться внутри клетки и захватить гены для долговременного контроля.
Вирус Ушику предоставляет систему для проверки отдельных частей этой истории, хотя ни один вирус не может воспроизвести события, произошедшие миллиарды лет назад. Геномы способны перемещать гены в обоих направлениях, поэтому вирусные гены, похожие на клеточные, не всегда указывают на то, кто появился первым.
Авторы отмечают, что ушикувирус не является прямым доказательством вирусного происхождения клеточного ядра, но представляет ценную модель для изучения того, как вирусы могут вмешиваться в контроль над клеточными структурами. Открытие также важно для понимания экосистем амёб, которые нередко служат «убежищем» для других микробов, включая потенциально опасные для человека.
