Forskere opdager en virus med et hybrid DNA-RNA-genom

Comstock/Comstock/Getty Images

Vira koder traditionelt for deres genetiske materiale i enten DNA eller RNA, men ikke begge. I april 2012 identificerede forskere ved Portland State University en sjælden virus, hvis genom kombinerer disse to nukleinsyrer, hvilket rejser spørgsmålet om, hvorvidt dette er en enkeltstående begivenhed eller en del af en bredere, uudforsket viral mangfoldighed.

DNA vs. RNA

Mens praktisk talt alt cellulært liv gemmer arvelig information i DNA, udgør vira en fascinerende undtagelse. Nogle virale genomer er DNA-baserede, mens andre, såsom HIV og influenza, er RNA-baserede. Begge molekyler deler en rygrad af phosphodiesterbindinger, men alligevel indeholder RNA basen uracil – fraværende i DNA – og et ekstra oxygenatom på dets ribosesukker, hvilket gør det kemisk mindre stabilt og mere udsat for nedbrydning.

Hybrid DNA-RNA-genom

Langvarige virologiske principper fastslog, at et viralt genom enten er DNA eller RNA, ikke en blanding. Opdagelsen af ​​RNA-DNA hybridvirus (RDHV) fra Boiling Springs Lake i Lassen Volcanic National Park udfordrede denne opfattelse. RDHVs genom er overvejende DNA, men alligevel afspejler et af dets gener tæt sekvenser, der kun findes i RNA-vira, hvilket tyder på, at virusset på et tidspunkt inkorporerede et RNA-afledt element i sin DNA-rygrad.

Virusset blev isoleret ved at filtrere søvand og udsætte de indfangede partikler for DNA-sekventering. Følgelig forbliver dens værtsområde, økologiske rolle, overflod og miljøstabilitet ukendt. Til dato er RDHV det eneste dokumenterede tilfælde af en virus med et hybridt DNA-RNA-genom.

Oprindelse

To plausible mekanismer kunne forklare, hvordan et RNA-gen kom ind i et DNA-virusgenom. For det første kunne co-infektion af en enkelt værtscelle med en RNA-virus og en DNA-virus have muliggjort revers transkription af et RNA-segment til DNA, som derefter blev inkorporeret i det virale genom. For det andet kan en direkte ligeringshændelse have forbundet en RNA-streng til en DNA-streng i en co-inficeret celle. Aktuelle data kan ikke endegyldigt favorisere det ene scenarie frem for det andet, og heller ikke afgøre, om sådanne hybrider giver nogen selektiv fordel.

Konsekvenser

Havene rummer anslået millioner af vira pr. milliliter havvand, hvoraf de fleste er rettet mod bakterier. På trods af omfattende sekventeringsbestræbelser forbliver det store flertal af oceaniske vira unavngivne og dårligt forståede. Forskere scannede Global Ocean Survey-datasæt for sekvenser, der ligner RDHV og identificerede adskillige matches, som alle tilhørte endnu uklassificerede vira. Dette spændende signal tyder på, at yderligere RNA-DNA-hybridvirus kan eksistere i marine miljøer, selvom målrettede søgninger er nødvendige for at bekræfte deres tilstedeværelse.