Войти
| Duplodnaviria | |
|---|---|
 | |
| Иллюстрированный образец вирусов Duplodnaviria | |
Классификация вирусов  | |
| (без рейтинга): | Вирус |
| Область: | Duplodnaviria |
| Королевство: | Heunggongvirae |
| Субтакса | |
См. Текст | |
| Синонимы | |
| |
Дуплоднавирия - это область из вирусов, который включает все вирусы с двухцепочечной ДНК, которые кодируют HK97-кратный главный капсидный белок. HK97-кратный главный капсидный белок (HK97-MCP) является основным компонентом вирусного капсида, который хранит вирусную дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Вирусы в этой области также имеют ряд других характеристик, таких как икосаэдрический капсид, отверстие в вирусном капсиде, называемое порталом, фермент протеаза , который опорожняет внутреннюю часть капсида перед упаковкой ДНК и фермент терминаза, который упаковывает вирусную ДНК в капсид.
Дуплоднавирия была создана в 2019 году на основе общих характеристик вирусов в этой области. В Duplodnaviria есть две группы вирусов: хвостатые бактериофаги порядка Caudovirales, которые инфицируют прокариот, и вирусы герпеса порядка Herpesvirales, инфицирующие животных. Хвостатые бактериофаги очень разнообразны и распространены во всем мире, и они могут быть самой старой линией вирусов. Герпесвирусы либо имеют общего предка с хвостатыми бактериофагами, либо представляют собой отколовшуюся группу внутри Caudovirales.
Хвостатые бактериофаги играют важную роль в морской экологии, поскольку они рециркулируют питательные вещества в органическом материале от их хозяев и являются предметом многих исследований, а вирусы герпеса связаны с различными заболеваниями животных, в том числе людей. Общей чертой вирусов Duplodnaviria является то, что многие из них способны сохраняться в своем хозяине в течение длительных периодов времени без репликации, но при этом могут появиться снова в будущем. Примеры этого включают вирус простого герпеса, который вызывает повторяющиеся инфекции, и вирус ветряной оспы, который сначала вызывает ветряную оспу в раннем возрасте, а затем опоясывающий лишай. позже в жизни.
Название Duplodnaviria - это portmanteau от duplo, латинского слово, обозначающее двойную ДНК, от дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), указывающее на то, что все члены области при ее основании имели геномы двухцепочечной ДНК, и -viria, суффикс, используемый для вирусных областей. Дуплоднавирия монотипна, имея только одно королевство, Хынггонвираэ, поэтому и царство, и королевство имеют одно и то же определение. Heunggongvirae берет первую часть своего названия от кантонского 香港 [Hēunggóng], что означает и приблизительно произносится как «Гонконг », что является отсылкой к вирусу Escherichia HK97, член-основатель HK97 (Гонконг 97) фолд-вирусов MCP, и суффикс -virae, который является суффиксом, используемым для вирусных царств.
Все вирусы в Duplodnaviria содержат отдельный икосаэдрический капсид, который состоит из основного белка капсида, который содержит уникальную складчатую структуру, называемую складкой HK97, названную в честь складчатой структуры MCP бактериофаг вида Escherichia virus HK97. Несмотря на значительные различия между Duplodnaviria, основная структура белка сохраняется среди всех видов в царстве. Другие общие белки, которые включают структуру и сборку капсидов, включают портальный белок, из которого состоит отверстие капсида, протеазу, которая опорожняет капсид перед вставкой ДНК, и фермент терминаза, который вставляет ДНК в капсид.
После того, как HK97-MCP был синтезирован рибосомами клетки-хозяина, из него собирается вирусный капсид, при этом белки связываются друг с другом. Внутри капсида содержатся белки каркаса, которые определяют геометрическую конструкцию капсида. В отсутствие отдельных каркасных белков дельта домен HK97-MCP, который обращен внутрь капсида, действует как каркасный белок.
Цилиндрическое отверстие в капсиде, портал, который служит входом и выходом для вирусной ДНК, создается портальными белками в одной из 12 вершин капсида. Белок каркаса, который может быть дельта-доменом HK97-MCP, удаляется изнутри капсида протеазой созревания капсида протеазой, которая также может быть частью каркаса, разрушая его и самого себя. на более мелкие молекулы в процессе, называемом протеолизом, при котором внутренняя часть капсида остается пустой.
Одновременно с сборкой капсида происходит репликация вирусной ДНК, создание конкатемеров, длинных молекул ДНК, содержащих многочисленные копии вирусного генома. Терминаза фермента, состоящая из двух субъединиц, большой и малой, находит вирусную ДНК внутри клетки через маленькую субъединицу, разрезает конкатемеры и создает концы или окончания геномов. Терминаза распознает сигнал упаковки в геноме и разрезает нуклеиновую кислоту, создавая свободный конец, с которым она связывается.
Терминаза, теперь связанная с конкатемером, прикрепляется к порталу капсида и начинает перемещать ДНК из снаружи капсида внутрь, используя энергию, генерируемую в результате гидролиза АТФ большой субъединицей. Чем больше ДНК вставляется в капсид, тем больше он увеличивается в размерах, становится тоньше, а его поверхность становится более плоской и угловатой. Как только геном полностью внутри, терминаза снова разрезает конкатемер, завершая упаковку. Терминаза затем отделяется от портала и повторяет этот процесс до тех пор, пока все геномы в конкатемере не будут упакованы.
Для хвостатых бактериофагов после упаковки ДНК прикрепляется хвост вириона, который был собран отдельно. к капсиду, обычно называемому «головой» хвостатых бактериофагов, у портала. Хвостатые бактериофаги также иногда имеют «декоративные» белки, которые прикрепляются к поверхности капсида, чтобы укрепить структуру капсида. После того, как вирион полностью собран внутри клетки-хозяина, он покидает клетку. Хвостатые бактериофаги покидают клетку посредством лизиса, разрыва клеточной мембраны, что вызывает гибель клетки, а герпесвирусы покидают клетку, отпочковавшись от мембраны клетки-хозяина, используя мембрану в качестве вирусной оболочки, которая покрывает капсид.
Хвостатые бактериофаги потенциально являются старейшей ветвью вирусов в мире, потому что они повсеместно распространены во всем мире, инфицируют только прокариот и имеют высокий уровень разнообразия. Их сильно расходящиеся вирионные структуры могут указывать на это или могут указывать на различное происхождение. Происхождение Herpesvirales неясно, но есть два вероятных сценария. Во-первых, предковые линии Caudovirales могли в разное время давать клады, способные инфицировать эукариот, и сильное сходство Herpesvirales с Caudovirales может указывать на то, что это более поздний потомок одной из таких линий. Второй вероятный сценарий заключается в том, что Herpesvirales является отделившейся кладой изнутри Caudovirales, которая поддерживается семейством Caudovirales Myoviridae и особенно одним из его подсемейств, Tevenvirinae, демонстрирующим относительно высокий генетический отношение к герпесвирусам на основе определенных последовательностей белков аминокислот. Было высказано предположение, что дуплоднавирия предшествовала последнему универсальному общему предку (LUCA) клеточной жизни и что вирусы в этой области присутствовали в LUCA.
Вне дуплоднавирии, HK97-подобный fold обнаруживается только в инкапсулинах, которые представляют собой прокариотические нанокомпартменты, которые инкапсулируют различные белки-карго, которые связаны с ответом на окислительный стресс. Изображения инкапсулинов с высоким разрешением также показали, что они собираются в икосаэдры, как капсиды вирусов в Duplodnaviria. Однако HK97-MCP в вирусах гораздо более разнообразен и распространен, чем инкапсулины, которые образуют узкую монофилетическую кладу. Таким образом, более вероятно, что инкапсулины происходят от вирусов, чем наоборот. Исключением из этой точки зрения является то, что инкапсулины также были идентифицированы у архей типа Crenarchaeota, которые, как известно, не инфицированы хвостатыми бактериофагами, поэтому связь между инкапсулинами и дуплоднавирией остается нерешенной.
Субъединица АТФазы терминаз Duplodnaviria, которая генерирует энергию для упаковки вирусной ДНК, имеет тот же общий структурный дизайн складки P-петли, что и упаковывающие АТФазы двойного рулона желе. вирусов в области Varidnaviria, но в остальном напрямую не связаны друг с другом. В то время как вирусы в Duplodnaviria используют складку HK97 для своих основных белков капсида, основные белки капсида вирусов Varidnaviria вместо этого отмечены вертикальными одинарными или двойными складками желеобразного валика.
Duplodnaviria содержит только одно царство, и это царство подразделяется на два типа, которые монотипны до ранга порядка. Эту таксономию можно визуализировать следующим образом:
Поскольку все вирусы в этой области представляют собой вирусы с двухцепочечной ДНК (дцДНК), область принадлежит к группе I: вирусы дцДНК по классификации Балтимора, системе классификации основан на способе производства вирусов матричной РНК (мРНК), часто используется вместе со стандартной систематикой вирусов, основанной на истории эволюции. Области представляют собой высший уровень таксономии, используемой для вирусов, а дуплоднавирия - одна из четырех, остальные три - это моноднавирия, рибовирия и вариднавирия.
Хвост ed бактериофаги повсеместно распространены во всем мире и являются основной причиной смерти прокариот. Инфекция может привести к гибели клеток в результате лизиса, разрыва клеточной мембраны. В результате лизиса органический материал убитых прокариот попадает в окружающую среду, способствуя процессу, называемому вирусным шунтом. Хвостатые бактериофаги отводят питательные вещества из органического материала с более высоких трофических уровней, чтобы они могли быть потреблены организмами на более низких трофических уровнях, что приводит к повторному использованию питательных веществ и увеличению разнообразия среди морских обитателей.
Герпесвирусы связаны с широким спектром заболеваний у их хозяев, включая заболевание дыхательных путей у кур, респираторное и репродуктивное заболевание крупного рогатого скота, и опухоли у морских черепах. У людей герпесвирусы обычно вызывают различные эпителиальные заболевания, такие как простой герпес, ветряная оспа и опоясывающий лишай и саркома Капоши. Первоначальная инфекция вызывает острые симптомы и латентно ведет к пожизненной инфекции. Герпесвирусы могут возникать после латентного периода и вызывать заболевания, которые могут иметь серьезные симптомы, такие как энцефалит и пневмония.
литические и лизогенные циклы хвостатых бактериофагов Вирусы при дуплоднавирии имеют два разных типа репликационных циклов, называемых литическим циклом, в соответствии с которым инфекция приводит непосредственно к образованию вириона и выходу из клетки-хозяина, и лизогенный цикл, при котором латентная инфекция сохраняет вирусный ДНК внутри клетки-хозяина без образования вириона либо в виде эписомы, либо посредством интеграции в ДНК клетки-хозяина с возможностью возврата к литическому циклу в будущем. Вирусы, которые могут реплицироваться через лизогенный цикл, называются умеренными или лизогенными вирусами. Хвостатые бактериофаги различаются по темпераменту, тогда как все герпесвирусы умеренные и могут избегать обнаружения иммунной системой хозяина, вызывая пожизненные инфекции.
Были обнаружены хвостатые бактериофаги. независимо друг от друга Фредериком Творт в 1915 году и Феликсом д'Эреллем в 1917 году, и с тех пор они были в центре внимания многих исследований. Заболевания людей, вызываемые герпесвирусами, известны на протяжении значительной части записанной истории, и передача от человека к человеку вируса простого герпеса, первого обнаруженного вируса герпеса, была впервые обнаружена в 1893 году Эмилем Видалем..
Со временем выяснилось, что эти две группы имеют много общих черт, и их генетическая связь была формализована с созданием Дуплоднавирии в 2019 году. Создание царства, типов и классов царства в одном году также имело создали структуру, которая упростит реорганизацию Caudovirales, которая значительно увеличивается в размерах и может потребовать повышения хвостатых бактериофагов до уровня класса или выше.
Портал по вирусам 