Si bien los microbios en una sola gota de agua podrían superar en número a la población de una ciudad pequeña, la cantidad de virus en la misma gota, la gran mayoría no dañina para los humanos, podría ser aún mayor. Los virus infectan bacterias, arqueas y eucariotas,y varían en tamaño de partículas y genomas desde pequeños, hasta grandes e incluso gigantes. Los genomas de los virus gigantes son del orden de 100 veces el tamaño de lo que típicamente se ha asociado con los virus, mientras que los genomas de los virus grandes pueden ser solo 10veces más grande. Y, sin embargo, si bien se encuentran en todas partes, se sabe relativamente poco acerca de los virus, mucho menos de aquellos considerados grandes y gigantes.
En un estudio reciente publicado en la revista Naturaleza , un equipo dirigido por investigadores del Instituto Conjunto del Genoma JGI del Departamento de Energía de EE. UU. DOE, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE ubicada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Laboratorio de Berkeley descubrió una amplia diversidad de virus grandes y gigantesque pertenecen al supergrupo de virus de ADN grande nucleocitoplasmático NCLDV. La expansión de la diversidad para virus grandes y gigantes ofreció a los investigadores información sobre cómo podrían interactuar con sus anfitriones, y cómo esas interacciones pueden a su vez impactar las comunidades anfitrionas y sus rolesen carbono y otros ciclos de nutrientes.
"Este es el primer estudio en tener una visión más global de los virus gigantes al capturar genomas de virus gigantes no cultivados de secuencias ambientales en todo el mundo, y luego usar estas secuencias para hacer inferencias sobre la distribución biogeográfica de estos virus en los diversos ecosistemas,su diversidad, sus características metabólicas pronosticadas y los huéspedes potenciales ", señaló la autora principal del estudio, Tanja Woyke, quien dirige el Programa Microbiano de JGI.
El equipo extrajo más de 8,500 conjuntos de datos de metagenomas disponibles públicamente generados a partir de sitios de muestreo en todo el mundo, incluidos datos de varias propuestas relevantes de la misión del DOE a través del Programa de Ciencias Comunitarias de JGI. Propuestas de investigadores de la Universidad de Concordia Canadá, Universidad de Michigan, Universidadde Wisconsin-Madison, y el Instituto de Tecnología de Georgia enfocado en comunidades microbianas de ecosistemas de agua dulce, incluidos, respectivamente, los lagos del norte de Canadá, los Grandes Lagos Laurentian, el lago Mendota y el lago Lanier fueron de particular interés.
Tamizar y reconstruir genomas de virus
Gran parte de lo que se sabe sobre el grupo NCLDV proviene de virus que han sido cocultivados con ameba o con sus anfitriones, aunque la metagenómica ahora permite buscar y caracterizar virus no cultivados. Por ejemplo, un estudio de 2018 deUn equipo dirigido por JGI descubrió virus gigantes en el suelo por primera vez. El estudio actual aplicó un enfoque de varios pasos para extraer, depositar y luego filtrar los datos de la proteína principal de la cápside MCP para identificar los virus NCLDV.aplicó este enfoque para descubrir un nuevo grupo de virus gigantes denominado "Klosneuviruses".
Miembros previamente conocidos de los linajes virales en el grupo NCLDV infectan principalmente protistas y algas, y algunos de ellos tienen genomas en el rango de megabase. El autor principal y co-corresponsal del estudio Frederik Schulz, un científico investigador en el grupo de Woyke, utilizó elMCP como código de barras para filtrar fragmentos de virus, reconstruyendo 2,074 genomas de virus grandes y gigantes Se identificaron más de 50,000 copias del MCP en los datos metagenómicos, dos tercios de los cuales podrían asignarse a linajes virales, y predominantemente en muestras deambientes marinos 55% y de agua dulce 40%. Como resultado, el espacio de proteínas del virus gigante creció de 123,000 a más de 900,000 proteínas, y la diversidad de virus en este grupo se expandió 10 veces desde solo 205 genomas, redefiniendo el árbol filogenético devirus gigantes.
Reprogramación metabólica de una estrategia común para virus grandes y gigantes
Otro hallazgo significativo del estudio fue una estrategia común empleada tanto por virus grandes como gigantes. La reprogramación metabólica, explicó Schulz, hace que el huésped funcione mejor bajo ciertas condiciones, lo que ayuda al virus a replicarse más rápido y producir más progenie. Esto puedeProporcionar un impacto a corto y largo plazo en el metabolismo del huésped en general, o en las poblaciones del huésped afectadas por condiciones ambientales adversas. La predicción de la función en los 2.000 nuevos genomas de virus gigantes llevó al equipo a descubrir una prevalencia de funciones codificadas que podrían aumentar el metabolismo del huésped, comocomo genes que juegan un papel en la absorción y el transporte de diversos sustratos, y también como genes de fotosíntesis, incluidas las posibles bombas de protones impulsadas por la luz. "Estamos viendo que esta es probablemente una estrategia común entre los virus grandes y gigantes en función del metabolismo predicho que escodificado en los genomas virales ", dijo." Parece ser mucho más común de lo que se había pensado anteriormente ".
Woyke señaló que a pesar de la cantidad de genomas ensamblados con metagenoma MAG reconstruidos a partir de este esfuerzo, el equipo aún no pudo vincular 20,000 proteínas de cápside principales de virus grandes y gigantes a ningún linaje de virus conocido ". Completando, casi completo,o los genomas parciales de virus gigantes reconstruidos a partir de secuencias ambientales siguen siendo desafiantes e incluso con este estudio es probable que solo arañemos la superficie de lo que hay allá afuera. Más allá de estos 2,000 MAG extraídos de 8,000 metagenomas, todavía hay mucha diversidad de virus gigantes quefaltan en los diversos ecosistemas. Podemos detectar muchos más MCP de los que podemos extraer los MAG, y aún no encajan en el árbol genómico de la diversidad viral ".
"Esperamos que esto cambie no solo con la disponibilidad de nuevos conjuntos de datos de metagenomas, sino también con la clasificación y secuenciación complementaria de virus de una sola célula junto con sus huéspedes unicelulares", agregó Schulz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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