Hvordan kæmpevirus modnes:Nye beviser fra medusavirussen giver indsigt

Kæmpevirus repræsenterer en unik gruppe af vira, der i størrelse svarer til små bakterier. Medusavirus - en særlig type kæmpevirus - blev først isoleret fra en varm kilde i Japan. Genetiske undersøgelser viste, at medusavirus var tættere beslægtet med eukaryote celler end til andre gigantiske vira, hvilket tyder på, at det kan være nøglen til at forstå eukaryot evolution. Selvom detaljerne om medusavirus-morfologi og modning i inficerede celler indtil videre er forblevet uhåndgribelige, har forskerne bag dens første opdagelse nu nogle svar.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Journal of Virology , har et team af japanske forskere ledet af prof. Kazuyoshi Murata fra National Institutes of Natural Sciences og prof. Masaharu Takemura fra Tokyo University of Science afsløret en unik fire-trins modningsproces, som medusavirussen gennemgår i værten. celler.

Prof. Takemura kommenterer:"Fra et evolutionært perspektiv er medusavirus ekstremt interessant, da dets replikationsproces og genom er anderledes end andre viruss. Interessant nok har medusavirus også en unik partikelstruktur. I denne undersøgelse ønskede vi at lave yderligere indhug mod at belyse denne viruss biologi ved at karakterisere dens morfologi og modningsproces."

For at gøre dette brugte forskerne to teknikker, der tillader visualisering af viral infektion i høj opløsning - konventionel transmissionselektronmikroskopi (C-TEM) og kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM). Ved at bruge disse teknikker observerede de den detaljerede partikelmorfologi af medusavirus i inficerede amøbeceller.

Deres første og ret overraskende opdagelse var tilstedeværelsen af ​​fire typer medusaviruspartikler både i og uden for de inficerede værtsceller. Baseret på deres egenskaber blev disse partikler navngivet pseudo-DNA-tom (p-tom, dvs. fyldt med svampet materiale, men intet DNA), DNA-tom (tom, dvs. intet svampet materiale eller DNA), semi-DNA-fuld (s-Fuld, dvs. halvt fyldt med DNA) og DNA-fulde (Fuld, dvs. fuldstændig fyldt med DNA) partikler.

Efterfølgende udførte de tidsforløbsanalyse, hvor genekspressionen blev målt på flere tidspunkter under modningen, og opdagede, at de fire typer partikler repræsenterede fire på hinanden følgende stadier af viral modning. De fandt ud af, at i modsætning til andre vira blev det virale kapsid eller skal af medusavirus produceret uafhængigt i værtscellens cytoplasma, mens det virale DNA blev produceret i kernen. Ydermere kunne kun tomme capsider, der er til stede nær værtskernen, inkorporere viralt DNA og blive s-Fuld eller DNA-fuld partikler. Disse resultater tydede på, at medusavirus havde en unik modningsproces.

For at observere den detaljerede struktur af de fire typer medusaviruspartikler brugte holdet cryo-EM-teknikken. De fandt ud af, at alle de forskellige partikeltyper havde en sammenlignelig ydre struktur med tilstedeværelsen af ​​tre forskellige pigge. Konfigurationen af ​​kapsidskallen var også i overensstemmelse med strukturen af ​​membranlaget inde i kapsiden. Mens s-Full og Full partikler viste en komplet indre membran, havde p-Empty og Empty partikler "åbne membranstrukturer", hvilket betyder, at membranen havde et hul i den ene ende.

"Virus er smarte og kan replikere og modnes på forskellige måder. Vores resultater afslører den unikke måde, hvorpå medusaviruset modnes. De åbne membraner, vi observerede i p-Empty og Empty partikler, var særligt interessante. Vi mener, at membranhullerne indikerer en ufuldstændighed og repræsenterer en tilstand, hvor viruspartikler endnu ikke er modnet. Hullerne bruges sandsynligvis til at udveksle DNA og proteiner, der kræves til modning af medusavirus og forsvinder, når virussen når sit sidste stadie," forklarer prof. Takemura.

Disse nye indsigter demonstrerer ikke kun en ny mekanisme for partikeldannelse og modning i medusavirus, men kaster også lys over den store strukturelle og adfærdsmæssige mangfoldighed af gigantiske vira. De repræsenterer et "gigantisk" spring i vores viden om virusbiologi og kalder på yderligere forskning i gigantiske vira, som kan hjælpe med at besvare adskillige spørgsmål om evolution og infektion.