Войти
| Phycodnaviridae | |
|---|---|
Классификация вирусов  | |
| (без рейтинга): | Вирус |
| Область: | Вариднавирия |
| Королевство: | Bamfordvirae |
| Тип: | Nucleocytoviricota |
| Класс: | Megaviricetes |
| Порядок: | Algavirales |
| Семейство: | Phycodnaviridae |
| Род | |
Phycodnaviridae представляет собой семейство больших (100–560 kb) двухцепочечных ДНК-вирусов заражающие морские или пресноводные эукариотические водоросли. Вирусы этого семейства имеют схожую морфологию с икосаэдрическим капсидом (многогранник с 20 гранями). По состоянию на 2014 г. в этом семействе насчитывалось 33 вида, разделенных на 6 родов. Это семейство принадлежит к супергруппе больших вирусов, известных как нуклеоцитоплазматические большие ДНК-вирусы. В 2014 году были опубликованы данные, свидетельствующие о том, что определенные штаммы Phycodnaviridae могут инфицировать людей, а не только виды водорослей, как считалось ранее. Большинство родов этого семейства проникают в клетку-хозяина посредством эндоцитоза клеточного рецептора и реплицируются в ядре. Phycodnaviridae играют важную экологическую роль, регулируя рост и продуктивность своих водорослей-хозяев. Виды водорослей, такие как Heterosigma akashiwo и род Chrysochromulina, могут образовывать плотное цветение, которое может нанести ущерб рыболовству и привести к убыткам в аквакультуре. Вирус Heterosigma akashiwo (HaV) был предложен для использования в качестве микробного агента для предотвращения повторения токсичных красных приливов, производимых этим видом водорослей. Phycodnaviridae вызывают гибель и лизис пресноводных и морских водорослей, выделяя в воду органический углерод, азот и фосфор, обеспечивая питательными веществами микробный цикл.
Группа: двухцепочечная ДНК
Порядок: AlgaviralesТаксономия этого семейства первоначально была основана на диапазоне хозяев: хлорвирусы заражают хлореллу- как зеленые водоросли из пресных вод; тогда как представители других пяти родов заражают морские микроводоросли и некоторые виды бурых макроводорослей. Впоследствии это было подтверждено анализом ДНК-полимераз их семейства В, который показал, что представители Phycodnaviridae более тесно связаны друг с другом по сравнению с другими двухцепочечными ДНК-вирусами, образуя монофилетическую группу. Фикоднавирусы содержат шесть родов: Coccolithovirus, Chlorovirus, Phaeovirus, Prasinovirus, Prymnesiovirus и Raphidovirus.. Роды можно отличить друг от друга, например, по различиям в жизненном цикле и составе генов.
20-гранный многогранник икосаэдра. Все шесть родов семейства Phycodnaviridae имеют одинаковый вирион структура и морфология. Это большие вирионы, диаметр которых может составлять от 100 до 220 нм. У них есть геном двухцепочечной ДНК и белковое ядро, окруженное липидным бислоем и икосаэдрическим капсидом. Капсид имеет 2-, 3- и 5-кратную ось симметрии с 20 гранями равностороннего треугольника, составляющими белковые субъединицы. У всех известных представителей Phycodnaviridae капсид состоит из упорядоченных субструктур с 20 трисимметронами и 12 пентасимметрами, состоящими из тримерных капсомеров в форме пончика, где каждый капсомер состоит из трех мономеров основного капсидного белка. Если все тримерные капсомеры идентичны по структуре, то капсид вириона содержит всего 5040 копий основного белка капсида с числом триангуляции 169. В пятикратных вершинах имеется 12 пентамер-капсомеров, состоящих из разных белков. Белок (белки), который находится ниже осевого канала каждого пентамера, может быть ответственным за переваривание стенки клетки-хозяина во время вирусной инфекции. Вирус вида Phaeocystis puchetii из рода Prymnesiovirus имеет самую крупную структуру капсида в семействе Phycodnaviridae.
Липидная двухслойная мембрана у фикоднавирусов недостаточно изучена или изучена. Некоторые исследования показали, что мембрана происходит из эндоплазматического ретикулума, а также может быть напрямую получена из мембраны клетки-хозяина во время сборки вируса. Хотя члены семейства Phycodnaviridae очень разнообразны, они имеют общие очень консервативные гены, связанные с морфологией или структурой вирионов.
Несмотря на сходство структуры капсида фикоднавирусов, недавние эксперименты выявили морфологические различия между членами этого семейства. Вирус Emiliania huxleyi 86 (EhV-86), штамм кокколитовируса, отличается от его аналогов вируса водорослей тем, что его капсид покрыт липидной мембраной. Кроме того, недавние эксперименты по трехмерной реконструкции показали, что вирус хлореллы PBCV-1 имеет цилиндрический шип длиной 250A, выходящий из одной из его вершин. EhV-86 может также иметь структуру шипа или хвоста.
Фикоднавирусы известны своими большими геномами с двухцепочечной ДНК размером от 100 кб до более 550 т.п.н. с 40% -50% GC содержание. В настоящее время доступны полные последовательности генома для нескольких членов семейства Phycodnaviridae (включая шесть хлорвирусов, два феовируса, несколько празиновирусов и кокколитовирус), а также есть некоторые частичные последовательности, доступные для другого кокколитовируса.
Структуры генома фикоднавирусов имеют значительные вариации. Хлорвирус PBCV-1 имеет линейный геном размером 330 т.п.н. с неперестановкой двухцепочечной ДНК, ковалентно закрытой шпильками на концах. Точно так же фаеовирус EsV-1 имеет линейный двухцепочечный ДНК-геном с инвертированными повторами, которые имеют почти идеальную гомологию. Эти инвертированные повторы могут способствовать эффективной циркуляризации генома, и в течение определенного периода времени предполагалось, что EsV-1 имеет кольцевой геном. Предполагается, что кокколитовирус EhV-86 имеет как линейные, так и кольцевые геномы на разных этапах упаковки ДНК. ПЦР-амплификация выявляет случайные выступы A / T, обнаружение ДНК-лигаз и эндонуклеаз, что указывает на то, что линейный геном может быть упакован и циркуляризован во время репликации ДНК. Для эффективности репликации фикоднавирусы имеют компактные геномы с примерно одним геном на 900–1000 пар оснований геномных последовательностей. Исключением является фаеовирус EsV-1 с 231 геном, кодирующим белок, что означает, что он имеет один ген примерно на 1450 п.н. Несмотря на компактные геномы, обычно встречающиеся у вирусов, геномы Phycodnaviridae имеют повторяющиеся области, обычно около концевых концов, и определенные тандемные повторы, расположенные по всему геному. Предполагается, что эти повторяющиеся последовательности могут играть роль в рекомбинации генов, которая позволяет вирусу обмениваться генетической информацией с другими вирусами или клеткой-хозяином.
![История эволюции была выведена с помощью метода максимального правдоподобия, основанного на матричной модели JTT [1]. Дерево консенсуса начальной загрузки, выведенное из 100 повторов, используется для представления эволюционной истории анализируемых таксонов. Ветви, соответствующие разделам, воспроизводимым менее чем в 50% загрузочных реплик, сворачиваются. Процент повторяющихся деревьев, в которых связанные таксоны сгруппированы вместе в тесте начальной загрузки (100 повторов), показан размером красного узла на каждой ветви. Исходное дерево (а) для эвристического поиска было получено автоматически путем применения алгоритмов Neighbor-Join и BioNJ к матрице попарных расстояний, оцененных с использованием модели JTT, а затем выбора топологии с превосходным значением логарифмического правдоподобия. В анализ включены 26 аминокислотных последовательностей. В окончательном наборе данных было всего 2599 позиций. Эволюционный анализ проводился в MEGA7.](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/48/Molecular_Phylogenetic_analysis_of_NCLDV_members_by_Maximum_Likelihood_method.png/274px-Molecular_Phylogenetic_analysis_of_NCLDV_members_by_Maximum_Likelihood_method.png)
Молекулярно-филогенетический анализ членов нуклеоцитоплазматического вируса большой ДНК с помощью Метод максимального правдоподобия (по MEGA7) Вирусы, принадлежащие к Phycodnaviridae, несут геномы двухцепочечной ДНК размером несколько 100 кб, которые вместе с другими Megavirales (например, Iridoviridae, Pandoraviridae и Mimiviridae ) называются нуклеоцитоплазматическими крупными ДНК-вирусами. Из-за большого размера генома и различных кодируемых белков вирусы Phycodnaviridae бросают вызов традиционным представлениям о том, что вирусы - это маленькие и простые «организмы на краю жизни». Филогенетический анализ основных генов, основанный на конкатенации генов, индивидуальной филогении ДНК-полимеразы и основного капсидного белка, указывает на тесные эволюционные отношения между членами Phycodnaviridae и между Phycodnaviridae и другими семействами ядерно-цитоплазматических больших ДНК-вирусов.
| Род | Сведения о хозяине | Тропизм ткани | Сведения о входе | Сведения о выпуске | Сайт репликации | Сайт сборки | Передача |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Рафидовирус | Alga | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Лизис | Ядро | Цитоплазма | Пассивная диффузия |
| Кокколитовирус | Алга | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Бутылка | Ядро | Цитоплазма | Пассивная диффузия |
| Фаэовирус | Алга | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Лизис | Ядро | Цитоплазма | Пассивная диффузия |
| Хлоровирус | Водоросли | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Лизис | Ядро | Цитоплазма | Неизвестно |
| Примнезиовирус | Водоросль | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Лизис | Ядро | Цитоплазма | Пассивная диффузия |
| Празиновиру s | Водоросль | Нет | Эндоцитоз клеточного рецептора | Лизис и отпочкование | Ядро | Цитоплазма | Пассивная диффузия |
В Raphidovirus (вероятно, с ошибкой в написании Rhaphidovirus) существует только один вид, вирус Heterosigma akashiwo (HaV), который поражает одноклеточные водоросли Гетеросигма акашиво. H. akashiwo является представителем класса Raphidophyceae, видов, образующих цветение, и широко распространен в умеренных и неритических водах. Было выделено несколько других типов вирусов, инфицирующих H. akashiwo, и их не следует путать с HaV, например, вирус H. akashiwo РНК (HaRNAV). и вирус ядерного включения H. akashiwo (HaNIV). Поскольку HaV был впервые выделен и охарактеризован в 1997 году, информация о жизненном цикле ограничена.
HaV специфически заражает H. akashiwo и не заражает другие исследованные виды морского фитопланктона. Механизмы, определяющие специфичность вируса к хозяину, недостаточно изучены. Tomaru et al. (2008) предполагают, что специфичность вируса к хозяину может быть вызвана уникальными взаимодействиями между вирусным лигандом и рецептором хозяина. В исследовании Nagaski et al. Вирусные частицы были обнаружены внутри цитоплазмы хозяина через 24 часа после заражения. Латентный период или лизогенный цикл оценивался в 30–33 ч при среднем размере вспышки (количество вирусов, продуцируемых после лизиса) 770 на клетку. Частицы вируса были обнаружены в подповерхностной области и в вироплазме области
Emiliania huxleyi coccolithophore, хозяине кокколитовируса. Обратите внимание на оболочку из карбоната кальция. В 2009 году MacKinder et al. выяснил механизм проникновения родов Coccolithovirus. Используя конфокальную и электронную микроскопию, исследователи продемонстрировали, что штамм вируса EhV-86 использует уникальный механизм заражения, который отличается от других вирусов водорослей, и показывает большее сходство со стратегиями входа и выхода, наблюдаемыми у животных - как нуклеоцитоплазматические большие двухцепочечные ДНК-вирусы (нуклеоцитоплазматические большие ДНК-вирусы). EhV-86 отличается от своих аналогов из водорослей тем, что его капсид окружен липидной мембраной. EhV-86 проникает в клетки посредством эндоцитоза (процесса, посредством которого частицы пищи или жидкости попадают в клетку пузырьком) или путем прямого слияния (вирусная оболочка сливается с мембраной хозяина). Проникновение EhV-86 посредством эндоцитоза приводит к образованию дополнительной мембранной оболочки, окружающей геном, инкапсулированный в капсид. Независимо от механизма проникновения капсид попадает в цитоплазму в неизменном виде. После попадания в клетку вирусный капсид разбирается, и ДНК высвобождается в цитоплазму хозяина или непосредственно в ядро. EhV-86 уникален для других фикоднавирусов, поскольку он кодирует шесть субъединиц РНК-полимеразы. Ни PBCV-1, ни ESV-1, например, не кодируют компоненты РНК-полимеразы. Гены вирусной РНК-полимеразы не транскрибируются, по крайней мере, через 2 часа после заражения (p.i). При 3–4 p.i вирионы собираются в цитоплазме с помощью АТФазы (белка, упаковывающего ДНК) и транспортируются к плазматической мембране, где они высвобождаются из хозяина посредством механизма почкования. В этом механизме почкования EhV-86 получает внешнюю мембрану от мембраны хозяина. Размер взрыва колеблется от 400 до 1000 частиц на клетку.
Кластер генов, продуцирующих сфинголипид, был идентифицирован в EhV-86. Исследователи обнаружили, что продукция вирусных сфинголипидов, образующихся на литической стадии, участвует в запрограммированной гибели клеток в популяциях кокколитофорид. Была обнаружена высокая корреляция между продукцией гликосфинголипидов (GSL) и активностью каспаз во время литической стадии в инфицированных клетках. Каспазы представляют собой семейство протеазных ферментов, участвующих в запрограммированной гибели клеток. Исследователи также обнаружили, что критическая концентрация GSL (>0,06 мг / мл) необходима для инициации лизиса клеток. Таким образом, авт. Предполагают, что продукция GSLs до критической концентрации может быть частью временного механизма литического цикла. Авторы также предполагают, что эти биомолекулы могут вызывать запрограммированную гибель клеток в других незатронутых клетках, таким образом служа сигналом прекращения цветения водорослей.
Кокколитовирусы и фаеовирусы были описаны как имеющие противоположные жизненные стратегии. Кокколитовирус обладает стратегией острой жизни, характеризующейся высокими показателями воспроизводства и мутаций и большей зависимостью от плотных популяций хозяев для передачи. Фаеовирусы обладают устойчивой жизненной стратегией, при которой инфекция может вызывать или не вызывать заболевание, а геном передается от родителей к потомству.
Феовирусы инфицируют бурые водоросли Ectocarpales, принадлежащие к отряду нитчатых бурые водоросли. Одним из наиболее изученных фаеовирусов является вирус Ectocarpus siliculosus, наиболее известный как EsV-1. Вирус EsV-1 поражает только одноклеточные гаметы или споры E. siliculosus. Вегетативные клетки невосприимчивы к инфекциям, так как они защищены жесткой клеточной стенкой. После заражения одна копия вирусной ДНК включается в геном хозяина. Затем реплицируется вирусный геном EsV-1, и вирионы собираются в спорангиях или гаметангиях инфицированных растений. Впоследствии вирусы высвобождаются посредством лизиса репродуктивных клеток, стимулируемого изменениями условий окружающей среды, такими как повышение температуры. У здоровых растений стимулы окружающей среды синхронизируют выброс гамет и зооспор в окружающую воду. Затем свободные вирусные частицы могут повторно заразить свободно плавающие гаметы или споры здоровых растений. Зараженные гаметы или споры подвергаются митозу, образуя инфицированные растения, и все клетки потомства растения содержат вирусную ДНК. Однако вирусные частицы образуются только в репродуктивных клетках водорослей, в то время как вирусы остаются латентными в вегетативных клетках. У инфицированных спорофитов клетки подвергаются мейозу и продуцируют гаплоидные споры. Геном EsV передается по менделевской манере, где половина потомства содержит вирусную ДНК. Часто водоросли из инфицированных спор неотличимы от водорослей, полученных из здоровых спор, но частично или полностью неспособны к размножению.
Хлоровирусы - единственные охарактеризованные до сих пор вирусы, которые заражают пресноводные водоросли. Хлорвирусы-хозяева - это зоохлореллы, эндосимбиотические зеленые водоросли, обычно связанные с хозяевами Paramecium bursaria, кишечнополостными Hydra viridis или гелиозойными Acanthocystis turfacea. У инфузорий Paramecium bursaria, например, водоросли живут в клетках хозяина, обеспечивая питательные вещества посредством фотосинтеза. Жизнь в клетках инфузорий обеспечивает защиту водорослей и средство передвижения. Зоохлореллы устойчивы к инфекции в симбиотическом состоянии. Когда отношения между водорослями и хозяином нарушены, например, из-за выпаса веслоногих рачков, заражение хлорвирусами разрешено.
Жизненный цикл хлорвируса, заражающего Paramecium bursaria, известного как PBCV-1, был изучен в деталь. Криоэлектронная микроскопия и трехмерная реконструкция вирусного капсида показывают, что существует длинная «игольчатая» структура, которая сначала контактирует с клеточной стенкой и, вероятно, служит для прокола клеточной стенки хозяина. Вирус PBCV-1 специфичен для своего хозяина, и распознавание опосредуется взаимодействием поверхностных белков вируса с поверхностными углеводами водорослей. После прикрепления вируса к клеточной стенке хозяина гликолитические ферменты, связанные с капсидом, разрушают клеточную стенку. Вирусная мембрана, вероятно, сливается с мембраной хозяина, позволяя вирусной ДНК проникать в цитоплазму, оставляя снаружи пустой капсид. Поскольку у PBCV-1 отсутствует ген РНК-полимеразы, вирус должен использовать механизм клетки-хозяина для производства вирусной РНК. Таким образом, вирусная ДНК быстро перемещается в ядро, где через 5–10 минут после заражения начинается ранняя транскрипция. В течение нескольких минут после заражения происходит хромосомная деградация хозяина, ингибирующая транскрипцию хозяина. Через 20 минут после заражения большая часть мРНК в инфицированной клетке является вирусной мРНК. Белки, транслируемые с ранней стадии транскрипции, участвуют в инициации репликации вирусной ДНК, происходящей через 60–90 минут после заражения. Вторая фаза белков транслируется в цитоплазму, и сборка вирусных капсидов начинается примерно через 2–3 часа после заражения. Зрелые вирионы образуются с добавлением вновь реплицированной вирусной ДНК из ядра хозяина, вероятно, при помощи кодируемой вирусом ДНК, упаковывающей АТФазы. Примерно через 5–6 часов после инфицирования PBCV-1 цитоплазма заполняется вирионами, и лизис происходит через 6–8 часов после заражения, высвобождая примерно 1000 частиц на клетку.
Род Prymnesiovirus в настоящее время содержит только один вид, известный как вирус Chrysochromulina brevifilum PW1 (CbV-PW1). CbV-PW1 инфицирует два вида морского фитопланктона, Chrysochromulina brevifilum и C. strobilus, принадлежащие к роду Chrysochromulina. Согласно базе данных AlgaeBase, в настоящее время в этом роду насчитывается 63 названия морских и пресноводных видов, из которых 48 признаны таксономически приемлемыми названиями. Chrysochromulina - особенно важный род, поскольку он может составлять более 50% фотосинтетических нанопланктонных клеток в океане.
Мало что известно о жизненном цикле вируса, заражающего эти содержащие жгутики планктонные виды, Chrysochromulina brevifilum и C. strobilus. Саттл и Чан (1995) были первыми, кто изолировал вирусы, инфицирующие Prymnesiophytes или haptophytes. В этом исследовании были приготовлены ультратонкие срезы вирусов Chyrsochromulina brevifilum и просмотрены с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Электронные микрофотографии на ранней стадии инфекции предполагают, что репликация вируса происходит в цитоплазме внутри вироплазмы. Вироплазма - это локализованная область в цитоплазме или вокруг ядра клетки, которая служит «фабрикой репликации вируса». Вироплазма содержит компоненты, такие как генетический материал вируса, белки-хозяева и рибосомы, необходимые для репликации. Виросомы часто окружены мембраной; Обнаружено, что мембрана, окружающая виросому, содержащуюся в инфицированных клетках, состоит из фибриллярного матрикса. Вирионы высвобождаются из инфицированных клеток после разрушения органелл и лизиса мембраны клетки-хозяина. Саттл и Чан (1995) насчитали более 320 вирусов в ультратонком срезе инфекционной клетки. Оценки размеров вспышек варьируются от 320 до 600 вирусов на клетку.
Члены рода Prasinovirus инфицируют небольшие одноклеточные зеленые водоросли в порядке Mamiellales, обычно встречается в прибрежных морских водах. Типовым видом рода Prasinovirus является вирус Micromonas pusilla SP1 (MpV-SP1), который был выделен из пробы воды, взятой у побережья Сан-Диего. Празиновирус MpV-SP1 инфицирует Micromonas pusilla, которая является доминирующим фотосинтетическим морским пикоэукариотом. и который заражает Micromonas pusilla (UTEX 991, Plymouth 27). Общие хозяева празиновирусов включают представителей родов Ostreococcus и Micromonas. Были идентифицированы три потенциальных вида Ostreococcus, которые различаются в зависимости от требований к освещению. Один из наиболее широко изученных празиновирусов, штамм OtV5, геном которого полностью секвенирован, инфицирует Ostreococcus tauri, самых маленьких свободноживущих эукариот, известных в настоящее время.
Празиновирусы используют нуклео стратегия репликации цитоплазмы, при которой вирионы прикрепляются к поверхности клетки-хозяина с последующей инъекцией ДНК в цитоплазму хозяина. Исследователи обнаружили, что «пустые» вирусы OtV5 или вирусы с только капсидом, прикрепленным к мембране хозяина, редко наблюдались на любой стадии инфекции, что позволяет предположить, что вирионы отделяются от мембраны хозяина после инъекции их ДНК. Авторы также обнаружили, что большая часть вирусов не прикреплялась к клеткам после инокуляции, и предполагают, что прикрепление вируса может быть ограничивающим шагом в инфекции. Затем вирусная ДНК реплицируется внутри ядра механизмами клетки-хозяина. Частицы вируса собираются в цитоплазме, обычно занимая пространство около внутренней поверхности ядра. Из-за чрезвычайно малого размера клеток водорослей было обнаружено, что средний размер взрыва составляет 25 вирусных частиц на клетку.
В клетках O. tauri недавно наблюдали продуцирование вируса без лизиса клеток. Thomas et al. (2011) обнаружили, что в устойчивых клетках-хозяевах вирусный геном реплицировался, а вирусы высвобождались посредством механизма почкования. Такая низкая скорость высвобождения вируса в результате почкования обеспечивает длительную выживаемость хозяина и вирусного потомства, что приводит к стабильному сосуществованию.
Ectocarpus siliculosus вирус (EsV-1), принадлежащие к роду Phaeovirus и вирус хлореллы Paramecium bursaria (PBCV-1), принадлежащие к роду Chlorovirus, представляют собой два хорошо изученных вируса, геномы которых было обнаружено, что они кодируют многие белки. Эти белки обеспечивают стабильность вируса, синтез ДНК, транскрипцию и другие важные взаимодействия с хозяином.
PBCV-1 имеет гликозилированный главный капсидный белок массой 54 кДа, который составляет около 40% от общего вирусного белка. В отличие от большинства структурных белков вируса, которые гликозилируются в эндоплазматическом ретикулуме (ER) и аппарате Гольджи кодируемыми хозяином гликозилтрансферазами, PBCV-1 гликозилирует его основные капсидный белок независимо, кодируя большинство ферментов, необходимых для конструирования сложных олигосахаридов, которые затем присоединяются к основному капсидному белку PBCV-1 с образованием гликопротеина. Таким образом, гликозилирование основного капсидного белка PBCV-1 происходит независимо от ER и аппарата Гольджи в клетках-хозяевах.
Первый известный вирусный белок, который функционирует как калий-селективный ионный канал был обнаружен в PBCV-1. Белок (называемый Kcv) состоит из 94 аминокислот и кодируется из небольшой открытой рамки считывания (ORF ) (ORF A250R) в PBCV-1, которая может обеспечивать селективную для калия и чувствительную к напряжению проводимость в Ооциты Xenopus. Предполагаемый белок PBCV-1 имеет короткий цитоплазматический N-конец (12 аминокислот), содержащий один консенсусный сайт протеинкиназы C, и 2 трансмембранных домена. Различные аминокислотные последовательности и отсутствие COOH-концевого цитоплазматического хвоста делают белок Kcv отличным от других калиевых каналов.
EsV-1 кодирует ORF из 124 кодонов, который имеет значительное аминокислотное сходство с PBCV-1 Kcv (41 % идентичности аминокислот). Однако белок EsV-1 имеет более длинный N-конец (35 аминокислот), содержащий два консенсусных сайта протеинкиназы C, и три трансмембранных домена. Неизвестно, может ли белок EsV-1 образовывать функциональный канал в гетерологичных клетках. Геном EsV-1 также кодирует несколько белков с участками, богатыми гидрофобными аминокислотами, которые напоминают спиральные трансмембранные домены. Среди этих белков входной домен предполагаемой гибридной His-киназы 186 и ORF 188 напоминает белки ионных каналов.
И EsV-1, и PBCV-1 кодируют ДНК-полимераза, которые принадлежат к семейству ДНК-полимеразы-δ, и все они содержат проверяющий 3'-5'-экзонуклеазный домен. Кроме того, как PBCV-1, так и EsV-1 кодируют белок фактора процессивности скользящего зажима (PCNA), который взаимодействует с белками, участвующими в репликации ДНК, а также с белками, участвующими в репарации ДНК и пострепликативном процессинге (например, ДНК-метилазы и ДНК-транспозазы).
Гетеропентамерный фактор репликации C (RFC) представляет собой комплекс, который отвечает за АТФ-зависимую загрузку PCNA на ДНК; EsV-1 кодирует пять белков, которые могут образовывать комплекс RFC. PBCV-1 кодирует один белок, напоминающий белок RFC комплекса Archae. PBCV-1 также кодирует другие белки, участвующие в репликации ДНК, включая АТФ-зависимую ДНК-лигазу, ДНК-топоизомеразу типа II и РНКазу H. Хотя и EsV-1, и PBCV-1 обладают генами важнейших элементов системы репликации эукариот, ни у одного из них нет полных репликативных генов, поскольку все они не имеют генов примазы.
Ни EsV-1, ни PBCV-1 не кодируют полную РНК-полимеразу, но они продуцируют несколько белков, подобных фактору транскрипции, для помощи системе транскрипции хозяина.
EsV-1 кодирует два небольших полипептида (ORF 193 и ORF 196) для регуляции транскрипции; белки напоминают α / β / α-домен субъединицы TFIID -18. Комплекс TFIID необходим для транскрипции эукариот, поскольку он связывается с ТАТА-боксом в коровом промоторе гена, чтобы инициировать сборку РНК-полимеразы. Кроме того, полипептиды похожи на SET, BTB / POZ (то есть Broad Complex, Tramtrack, Bric-a-brac / poxvirus и цинковый палец) (ORF 40), а также домены BAF60b (ORF 129). кодируется ESV-1 для регулирования ремоделирования хроматина и репрессии транскрипции.
В PBSV-1 обнаружены четыре белка, подобных фактору транскрипции, включая TFIIB (A107L), TFIID (A552R), TFIIS (A125L) и фактор транскрипции типа VLTF-2 (A482R). Кроме того, PBCV-1 также кодирует два фермента, участвующих в формировании кэп-структуры мРНК, РНК-трифосфатазу и мРНК-гуанилилтрансферазу. Ферменты PBCV-1 более тесно связаны с дрожжевыми ферментами, чем с многофункциональными ферментами, блокирующими РНК поксвируса, в зависимости от их размера, аминокислотной последовательности и биохимических свойств. PBCV-1 также кодирует РНКазу III, которая участвует в процессинге мРНК вируса.
Для доставки дезоксинуклеотидов для вирусных продуцируясь в слабопролиферирующих клетках-хозяевах, крупные ДНК-вирусы обладают генами, кодирующими сами ферменты синтеза дезоксинуклеотидов. В PBCV-1 было обнаружено тринадцать нуклеотидных метаболических ферментов, два из которых включают dUTP пирофосфатазу и dCMP дезаминазу, которые могут продуцировать dUMP (т.е. субстрат для тимидилатсинтетазы). Для сравнения, EsV-1 кодирует только АТФазу (ORF 26), а также обе субъединицы рибонуклеотидредуктазы (ORF 128 и 180), которая является ключевым ферментом в синтезе дезоксинуклеотидов.
Другие ферменты, такие как метилтрансферазы, эндонуклеазы рестрикции ДНК и интеграза, также были обнаружены в PBCV- 1. PBCV-1 также кодирует белок из 187 аминокислот, который напоминает Cu-Zn SOD со всеми консервативными аминокислотными остатками для связывания меди и цинка, которые могут разлагать быстро накапливаемый супероксид в клетках-хозяевах во время
Рисунок клетки Heterosigma akashiwo: внутренняя анатомия Heterosigma akashiwo образует плотные, вредные цветы в водах умеренного и субарктического пояса, встречающиеся при плотности до 5 × 10 клеток / мл. Такое цветение водорослей может быть чрезвычайно вредным для водных организмов, вызывая гибель дикой и культивированной рыбы, такой как лосось, желтохвост и морской лещ. Сила и продолжительность цветения варьируются от года к году, и ущерб, наносимый аквакультуре Х.акашиво, увеличивается. В 1989 году из-за ядовитого цветения водорослей у побережья Новой Зеландии было потеряно чавычи на семнадцать миллионов новозеландских долларов. В 1995 и 1997 годах в прибрежных водах Японии в заливе Кагосимо было убито рыбы на 1090 миллионов и 327 миллионов иен соответственно.
Было показано, что вирус HaV, заражающий H. akashiwo, является фактором прекращения цветения.. Suttle et al. (1990) предположили, что вирусная инфекция водорослей может играть роль в регулировании плотности популяций сообществ фитопланктона, тем самым играя важную роль в их динамике в океанах. Более ранние исследования, такие как исследование Nagasaki et al. (1993) исследовали динамику между HaV и H. akashiwo. Пробы водорослей были взяты на средней или последней стадии красного прилива в Hiroshima Bay, Япония. Используя просвечивающую электронную микроскопию, Nagaski et al. идентифицировали вирус HaV внутри и вокруг ядерной области клеток H. akashiwo. Дополнительное подтверждение роли вируса HaV в прекращении цветения было предоставлено исследованием, проведенным Nagaski et al. (1994). Нагаски и др. (1994) обнаружили, что доля вирусосодержащих клеток быстро увеличивается до прекращения красной волны; за три дня до прекращения красного прилива вирусосодержащие клетки не были обнаружены, а образец, собранный в последний день, показал высокую частоту (11,5%) вирусосодержащих клеток.
Дальнейшие исследования Tarutani et al. (2000) также обнаружили связь между снижением плотности клеток H. akashiwo с увеличением численности HaV. Исследователи обнаружили, что HaV не только играет важную роль в контроле биомассы, но также влияет на клональный состав или характеристики клеток H. akashiwo. Исследователи обнаружили, что большинство изолятов после прекращения цветения были устойчивыми к клональным изолятам HaV, тогда как во время формирования цветения устойчивые клетки были второстепенным компонентом. Авторы предполагают, что вирусная инфекция в период прекращения цветения влияет на свойства доминантных клеток в популяциях H. akashiwo. Селективное давление, оказываемое вирусами на более поздней стадии инфекции, может способствовать генетическому разнообразию, позволяя популяции H. akashiwo процветать после прекращения цветения.
Как уже упоминалось, цветение H. akashiwo губительно для популяций рыб в водах умеренного и субарктического климата и продолжает представлять серьезную угрозу для аквакультуры. Нагасаки и др. (1999) исследовали характеристики роста HaV и предположили, что HaV можно использовать в качестве микробного агента против H. akashiwo red tides. Преимущества использования HaV заключаются в том, что он специфически заражает H. akashiwo даже при наличии других микроорганизмов. Кроме того, он имеет высокую скорость роста и может производиться с низкими затратами. Использование HaV в качестве микробного агента является многообещающим решением для устранения красных приливов для защиты рыбных промыслов и морской флоры и фауны, но, как пришли к выводу авторы, влияние различных клонов HaV на популяции H. akashiwo следует изучить более подробно, прежде чем вирус будет использоваться для широкое применение.
Спутниковый снимок цветения Emiliania huxleyi Кокколитовирус (EhV) инфицирует кокколитофора Emiliania huxleyi (E. huxleyi). Кокколитофориды - это морские гаптофиты, которые окружены микроскопическими пластинками из карбоната кальция. Они обитают в верхних слоях мирового океана и представляют собой третью по численности группу фитопланктона, насчитывающую около 300 видов. E. huxleyi признан наиболее заметным и экологически важным из кокколитофорид. E. huxleyi имеет глобальное распространение от тропиков до субарктических вод и иногда образует густые цветы, которые могут покрыть 100 000 квадратных километров. Эти триллионы кокколитофоридов образуются, затем умирают и опускаются на дно океанов, способствуя образованию отложений, и являются крупнейшими производителями кальцита в океанах. Таким образом, кокколиты играют важную роль в глобальной фиксации углерода и углеродном цикле, а также в круговороте серы. Со временем кокколитофориды сформировали геологические особенности нашей планеты. Например, Белые скалы Дувра образованы из белого мела или карбоната кальция, производимого кокколитофоридами в течение миллионов лет.
Цветение кокколитофорид обычно не вредно для морских обитателей океана. Поскольку эти организмы процветают в условиях бедности питательными веществами, кокколитофориды служат источником питания для мелких рыб зоопланктона. Было показано, что вирусы E. huxylei () связаны с прекращением цветения. Об окончании цветения свидетельствует изменение цвета воды. Когда большое количество кокколитов (карбонатная оболочка, окружающая E. huxylei) выделяется из клеток E. huxylei в результате гибели или лизиса клеток, вода становится белой или бирюзовой. В областях с плотным окончанием цветения белый цвет является отражающим и его можно увидеть на спутниковых снимках. Wilson et al. (2002) использовали аналитическую проточную цитометрию для измерения численности вирусов в различных местах в зоне цветения и вокруг нее. Исследователи обнаружили, что концентрации вирусов были выше в «области с высоким коэффициентом отражения», что позволяет предположить, что индуцированный вирусом лизис клеток E. huxleyi приводит к отслоению кокколита. Другие исследования Martinez et al. (2007) и Bratbak et al. (1993) обнаружили более высокие концентрации вирусов EhV по мере уменьшения цветения E. huxleyi, что указывает на то, что литическая вирусная инфекция была основной причиной прекращения цветения. Таким образом, вирусы EhV играют важную роль в регулировании производства биомассы в морской среде и экологической сукцессии. Таким образом, такая регуляция популяций кокколитофорид вирусами EhV оказывает значительное влияние на биогеохимические циклы, часть В частности, углеродный цикл.
Член бурых водорослей Ectocarpales: Asperococcus bullosus Один из наиболее изученных феовирусов, EsV-1, поражает мелкие нитчатые бурые водоросли E. siliculosus, которые имеет космополитическое распространение (встречается в большинстве океанов мира). Ectocarpales тесно связаны с группой бурых водорослей, Laminariales, которые представляют собой наиболее экономически важную группу бурых водорослей, имеющих широкий спектр применения в косметической и пищевой промышленности.
Muller et al. (1990) были одними из первых, кто исследовал причины дефектов гаметангия у E. siliculosus, происходящей из Новой Зеландии. Исследователи идентифицировали репродуктивные клетки E. siliculosus, заполненные гексагональными частицами, которые затем попадали в культуральную среду, когда клетки лопались. После высвобождения этих частиц спорофиты инфицировались, что проявлялось патологическими симптомами, предполагающими, что частицы являются вирусами. Такие исследования позволили оценить инфекционный потенциал вирусов E. siliculosus. Используя ПЦР-амплификацию фрагмента вирусного гена, Muller et al. (2005) отслеживали уровни патогенной инфекции в образцах Ectocarpus с острова Гран-Канария, Северной Атлантики и южной части Чили. Исследователи обнаружили высокий уровень распространенности патогенов; 40–100% образцов Ectocarpus содержали вирусную ДНК. Аналогичные оценки были даны Sengco et al. (1996), которые подсчитали, что по крайней мере 50% растений Ectocarpus в мире содержат вирусную ДНК. Такая высокая частота вирусной инфекции среди глобально распространенных растений Ectocarpus имеет экологические последствия. Как уже упоминалось, вирусная инфекция EsV-1 у растений E. siliculosus ограничивает репродуктивный успех инфицированных растений. Таким образом, вирус EsV-1 играет ключевую роль в регуляции популяций E. siliculosus, оказывая дальнейшее влияние на динамику местной экосистемы.
Зоохлореллы (зеленые), живущие внутри инфузорий Stichotricha secunda Члены рода Chlorovirus обнаружены в пресноводных источниках по всему миру и заражают зоохлореллы симбионтов зеленых водорослей. Информация о роли хлорвирусов в экологии пресноводных водоемов отсутствует. Несмотря на это, хлорвирусы обнаруживаются в природных водах при концентрации 1–100 бляшкообразующих единиц (БОЕ) / мл, и были получены измерения до 100 000 БОЕ / мл природной воды. Бляшкообразующая единица - это количество частиц, способных образовывать видимые структуры в клеточной культуре, известные как бляшки. Численность хлорвирусов меняется в зависимости от сезона, причем наибольшая численность приходится на весну. Хлоровирусы, такие как PBCV-1, играют роль в регуляции популяций зоохлореллы-хозяина. Как упоминалось ранее, заражение зоохлореллы происходит только тогда, когда нарушаются симбиотические отношения с ее хозяином. Заражение водорослей на этой стадии независимости хозяина / водоросли будет препятствовать восстановлению взаимоотношений хозяина и водоросли, тем самым снижая выживаемость эндосимбиотических хозяев зоохлорелл, таких как Paramecium bursaria. Таким образом, хлорвирусы играют важную роль в пресноводных экосистемах, не только регулируя популяции своих хозяев, зоохлорелл, но также в определенной степени регулируя популяции хозяев зоохлорелл. Хлоровирусы и вирусы в целом вызывают гибель и лизис своих хозяев, высвобождая растворенный органический углерод, азот и фосфор в воду. Затем эти питательные вещества могут поглощаться бактериями, тем самым внося свой вклад в микробный цикл. Освобождение растворенных органических материалов способствует росту бактерий, а бактерии являются важным источником пищи для организмов на более высоких трофических уровнях. Следовательно, хлорвирусы оказывают значительное влияние на потоки углерода и питательных веществ, влияя на динамику пресноводных экосистем.
Prymnesiovirus, CbV-PW1, как уже упоминалось, инфицирует водоросли рода Chyrsochromulina. Хирсохромулина, встречающаяся в мировых пресных и морских водах, иногда образует густые цветы, которые могут выделять вредные токсины, оказывая негативное воздействие на рыболовство. Особо токсичный вид C. polylepis нанес огромный ущерб коммерческому рыболовству в Скандинавии. В 1988 году это цветение привело к потере 500 тонн рыбы в садках на сумму 5 миллионов долларов США. Учитывая, что Chyrsochromulina является широко распространенным видом и имеет важное экологическое значение, вирусная инфекция и лизис представителей этого рода, вероятно, окажут значительное влияние на биогеохимические циклы, такие как повторное использование питательных веществ в водной среде. Саттл и Чан предполагают, что присутствие вирусов должно оказывать сильное регулирующее воздействие на популяции Chyrsochromulina, предотвращая образование цветения или позволяя прекратить цветение, объясняя, почему стойкое цветение является необычным явлением в природе.
Обычно изучаемый празиновирус, OtV5, как уже упоминалось, инфицирует самого маленького известного в настоящее время эукариота Ostreococcus tauri. O. tauri имеет диаметр около 0,8 мкм и находится в пределах пиковой фракции (0,2–2 мкм). Пикоэукариоты, такие как Ostreococcus tauri, широко распространены и вносят значительный вклад в микробную биомассу и общую первичную продуктивность. В олиготрофных средах морской пикофитопланктон составляет до 90% автотрофной биомассы и, таким образом, является важным источником пищи для нанопланктонных и фаготрофных протистов. Поскольку пикоэукариоты служат основой морских микробных пищевых сетей, они необходимы для выживания на более высоких трофических уровнях. Ostreococcus tauri быстро растет, густое цветение наблюдается у берегов Лонг-Айленда и Калифорнии. Было обнаружено, что образцы, собранные в заливе Лонг-Айленда, содержат множество вирусоподобных частиц, что, вероятно, является причиной ослабления цветения. Несмотря на большое количество пикоэукариот, эти одноклеточные организмы превосходят количество вирусов примерно в десять раз. Вирусы, такие как OtV5, играют важную роль в регуляции популяций фитопланктона и посредством лизиса клеток способствуют рециркуляции питательных веществ обратно к другим микроорганизмам, иначе известному как вирусный шунт.
Как уже упоминалось, празиновирус MpV-SP1 заражает Micromonas pusilla, которая является основным компонентом пикофитопланктона Мирового океана. M. pusilla обитает от тропических до полярных морских экосистем. Cottrell Suttle (1995) обнаружили, что 2–10% популяции M. pusilla в прибрежной среде лизировались в день, в среднем 4,4%. Более высокие оценки были даны Evans et al. (2003), которые предполагают, что вирусы M. pusilla могут лизировать до 25% популяции Micromonas в день. Это говорит о том, что вирусы несут ответственность за умеренную смертность популяций M. pusilla. В более крупном масштабе вирусная инфекция M. pusilla ответственна за рециркуляцию питательных веществ и энергии в водных пищевых сетях, количество которых еще предстоит определить.
До недавнего времени считалось, что фикоднавирусы поражают исключительно виды водорослей. Недавно ДНК, гомологичная вирусу Chlorovirus Acanthocystis turfacea 1 (ATCV-1), была выделена с поверхностей слизистой оболочки носоглотки человека. Присутствие ATCV-1 в микробиоме человека было связано с ухудшением результатов когнитивных оценок. Инокуляция ATCV-1 экспериментальным животным была связана со снижением показателей памяти и сенсорно-моторного стробирования, а также с измененной экспрессией генов в гиппокампе, связанной с синаптической пластичностью, обучением, формирование памяти и вирусный иммунный ответ.
Портал о вирусах 