Bakterier giver immunitet mod kæmpevirus

Amøber får overraskende støtte i forsvaret mod vira:Bakterierne, de er inficeret med, forhindrer dem i at blive ødelagt af gigantiske vira. Et forskerhold ledet af mikrobiolog Matthias Horn fra Center for Microbiology and Environmental Systems Science ved Universitetet i Wien har undersøgt, hvordan en virusinfektion forløber, når amøberne samtidig inficeres med klamydia.

Forskerholdet viser for første gang, at intracellulære bakterier kendt som symbionter beskytter deres vært mod vira. Amøber er protister, encellede mikroorganismer med en cellekerne. Protister spiller en nøglerolle i fødevæv og økosystemprocesser. Resultatet af undersøgelsen tyder derfor på, at interaktionen mellem symbionter og vira påvirker strømmen af ​​næringsstoffer i økosystemer. Undersøgelsen er nu publiceret i tidsskriftet PNAS .

Intracellulære bakterier:Ven ikke fjende?

Under naturlige forhold er protister, inklusive de undersøgte amøber, ofte inficeret af bakterielle symbionter, som omfatter klamydiae. Chlamydiae er primært kendt som menneskelige patogener. Imidlertid er nære slægtninge til disse patogene klamydiaer blevet opdaget i en række forskellige dyr og protister.

"Da klamydiainfektion ifølge den nuværende viden fører til en langsommere væksthastighed for den inficerede vært, anses klamydiaer almindeligvis for at være parasitære," forklarer Patrick Arthofer, førsteforfatter af undersøgelsen og ph.d. studerende ved Center for Mikrobiologi og Miljøsystemvidenskab (CMESS).

Parasitiske bakterier har en negativ effekt på værten, mens symbionter med en positiv effekt kaldes mutualister. "Vores undersøgelse viser, at klamydiaer faktisk er mutualister snarere end parasitter her, da de beskytter protisterne mod dødelige infektioner fra kæmpevirus. Langsommere vækst er trods alt bedre end at dø," siger Arthofer.

Kæmpevirus og deres encellede værter

Infektioner med bakterier, men også dem med vira, former, hvordan populationer af protister udvikler sig. Forskerne fra universitetet i Wien og Université de Poitiers i Frankrig ville gerne vide, hvordan en virusinfektion forløber, når protister samtidig inficeres med bakterier. For at studere en situation, der også kan forekomme i naturlige miljøer, isolerede forskerne først amøber, bakterier og en kæmpe virus fra den samme miljøprøve.

Kæmpevirus har kun været kendt i omkring 20 år. Deres opdagelse udfordrer mange tidligere fastholdte antagelser om vira, for de er ikke kun mange gange større end alle tidligere kendte vira, men besidder også gener, der tidligere blev anset for at være karakteristiske for cellulære organismer såsom bakterier, dyr, planter og svampe. Ifølge den nuværende viden er de fuldstændig uskadelige for dyr og mennesker. Deres naturlige værter er encellede organismer med en cellekerne, protisterne.

Når kæmpevirus inficerer en værtscelle, ombygger de hele værtscellen og opretter en såkaldt "virusfabrik". Denne virale fabrik producerer hundredvis af nye viruspartikler, indtil værtscellen brister og frigiver de nye vira. "Hvis protisten er inficeret med bakterielle symbionter, blokeres netop denne proces," forklarer Matthias Horn, leder af forskningsgruppen ved universitetet i Wien. "Vores undersøgelse viser, at tilstedeværelsen af ​​klamydiaen ikke forhindrer, at virussen optages. Vira kan dog efterfølgende ikke danne en funktionel virusfabrik," siger han.

Bakteriernes interaktion med de gigantiske vira inde i amøben har ikke kun konsekvenser for værten selv. "En almindelig hypotese er, at disse intracellulære interaktioner mellem gigantiske vira og bakterielle symbionter har spillet en rolle i, at gigantiske vira er blevet så komplekse," siger Horn. Studiet af virus-symbiont-interaktioner kunne derfor give svar på spørgsmålet om, hvordan gigantiske vira udviklede sig.

Bakterier, der beskytter mod vira, påvirker fødenettet

Protister er udbredt - lever blandt andet i farvande, havvand og havbunde. De lever af bakterier og optager dermed de næringsstoffer, der er bundet i bakterierne, og når de selv bliver spist, giver de dem videre til dyr som små krebsdyr. Kun på denne måde har dyrene adgang til de næringsstoffer, som bakterierne leverer. Hvis protisterne bliver dræbt af virus, kan de frigivne næringsstoffer kun metaboliseres igen af ​​bakterier.

"Hvis klamydiaer beskytter protisterne mod at blive ødelagt af vira, sikrer de ikke blot, at deres værter forbliver en fødekilde for små dyr. Ud over det kan de bakterielle symbionter påvirke hele næringskredsløbet i økosystemerne," forklarer Arthofer.

Fremtidig forskning vil vise, i hvilket omfang denne proces påvirker økosystemernes funktion. "Generelt fortæller et nærmere kig på virus-symbiont-interaktioner os noget om økosystemdynamikken," siger Matthias Horn. I et næste trin ønsker forskerne derfor at undersøge den præcise mekanisme bag den bakteriemedierede beskyttelse af protister mod gigantiske vira.

Derudover fokuserer Anouk Willemsen, medforfatter til papiret og virolog ved CMESS, specifikt på gigantiske vira:I et forskningsprojekt, der for nylig er godkendt af European Research Council (ERC), undersøger hun, hvordan gigantiske vira har fået deres kompleksitet. + Udforsk yderligere

Choanozoan og picozoan marine protister er sandsynligvis virusædere:undersøgelse