Durante millones de años, los virus han participado en un extenso negocio de importación y exportación, intercambiando fragmentos de sí mismos con agentes virales y no virales y adquiriendo nuevas características. Lo que estas pequeñas entidades carecen en complejidad externa, lo inventanporque con sus asombrosas habilidades para intercambiar componentes genómicos modulares y reinventarse sin cesar.
En una nueva investigación que aparece en la revista mBio , Arvind Varsani y sus colegas investigan una clase de virus recientemente descubierta que ha llevado la versatilidad característica del mundo viral a nuevas alturas.
Denominados crucivirus, estas diminutas formas revelan una fusión de componentes de virus de ARN y ADN, lo que demuestra que estos dominios genómicos previamente distintos pueden, en condiciones adecuadas, entremezclarse, produciendo una variante viral híbrida o quimérica.
Varsani, virólogo del Centro de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona para Microbiomia Fundamental y Aplicada, está profundamente intrigado con estos nuevos virus, que están comenzando a surgir con mayor abundancia y diversidad en una amplia gama de entornos.
"Es genial ver a los grupos de investigación que identificaron por primera vez los crucivirus casi al mismo tiempo que se unieron para compartir y extraer datos metagenómicos con el objetivo de identificar una mayor diversidad de crucivirus", dice Varsani, profesor asociado de ASU Schoolde Ciencias de la Vida.
Nuevo virus en la ciudad
Las secuencias de crucivirus fueron identificadas por el colega y coautor de Varsani, Kenneth M. Stedman y su grupo en la Universidad Estatal de Portland. El equipo detectó los virus floreciendo en un ambiente extremo: Boiling Springs Lake BSL en el Parque Nacional Volcánico Lassen, en el norteCalifornia. Casi al mismo tiempo, el grupo de investigación de Varsani y Mya Breitbart identificaron un crucivirus en una muestra de libélula de Florida.
Desde su descubrimiento en 2012, se han encontrado crucivirus en diversos entornos de todo el mundo, desde lagos en el estado de Nueva York y Florida, hasta la Antártida y los sedimentos de aguas profundas. Se habían identificado unos 80 crucivirus distintos antes del estudio actual., que expande el número a 461.
Los primeros crucivirus se identificaron mediante una técnica conocida como metagenómica viral, en la que se secuencia el material genético viral obtenido directamente del medio ambiente en lugar de cultivarlo o cultivarlo a partir de una especie hospedadora o reservorio natural.
Los resultados de estas primeras investigaciones revelaron secuencias genéticas peculiares, radicalmente distintas de todo lo que se había visto antes. Estas secuencias mostraban claramente la firma de un virus de ADN, pero también contenían un gen que parecía derivar de un virus de ARN.
Usando un enfoque de escopeta para rastrear a través de un espacio de secuencia potencialmente vasto, la metagenómica viral permite a los investigadores identificar todos los patrones genómicos presentes en una muestra ambiental y luego separar secuencias virales distintas, como un pescador que recupera una variedad de criaturas marinas de sured.
La técnica ha revolucionado la disciplina de la virología. Además de identificar una galaxia de virus previamente desconocidos, la metagenómica ha ofrecido pistas interesantes sobre la diversidad genética y está ayudando a desvelar algunos de los secretos de la evolución viral, todo sin la necesidad de inicialmenteaislar especies virales o cultivar virus en el laboratorio.
Forma y función
Los crucivirus pertenecen a una clase más amplia de virus conocidos como CRESS, virus de ADN monocatenario que codifican Rep circular que se han clasificado recientemente en el filo Cressdnaviricota. La característica definitoria de estos virus es su modo de replicación, que depende deen un componente específico, conocido como la proteína Rep. La proteína Rep es importante para guiar el método de replicación de estos virus, conocido como replicación del ADN del círculo rodante. La presencia de la proteína Rep y la replicación del círculo rodante señalan que un virus pertenece a los cressdnavirus y ayudalos investigadores desenredan las relaciones y linajes endiabladamente complejos que se encuentran en el mundo viral.
Además de la Rep que se encuentra en los cressdnavirus, los crucivirus contienen otra característica de importancia central: una proteína de la cápside que es similar a la que se encontraba anteriormente solo en los virus de ARN. Las cápsides son de vital importancia, ya que forman la capa externa o envoltura que encierra la identidad del virus.- su secuencia genética. La cápside protege los ácidos nucleicos vitales secuestrados en su interior de la digestión por las enzimas de la célula huésped, permite que las partículas del virus se adhieran a las células del huésped y permite a los virus evadir las defensas de la célula huésped. Por último, las cápsides contienen características especializadas que dan al virussu capacidad para perforar la membrana de la célula huésped e inyectar ácido nucleico viral en el citoplasma de la célula.
El análisis indica que la proteína de la cápside de los crucivirus está estrechamente relacionada con la proteína de la cápside de otro virus de la familia Tombusviridae, un virus de ARN monocatenario que se sabe que infecta plantas. Este carácter viral híbrido, que contiene virus de ARN y ADN derivadoscomponentes de codificación, es lo que hace que los crucivirus sean tan únicos.
Orígenes inciertos
¿Pero cómo llegó un cressdnavirus común y corriente a adquirir su secuencia codificante de la proteína de la cápside del virus ARN? Esto sigue siendo un tema de considerable debate, aunque presumiblemente se produjo alguna forma de transferencia lateral de genes.
Los virus pueden adquirir genes de sus progenitores inmediatos, de la misma forma en que los rasgos genéticos se transmiten de los padres humanos a su descendencia. Sin embargo, los virus son mucho más promiscuos genéticamente y recogen nuevos genes de las células que infectan, de otros virus no relacionados e incluso desimbiontes bacterianos el fenómeno también es común entre las bacterias, que pueden usar la transferencia horizontal de genes para adquirir resistencia a los antibióticos.
A través de algún mecanismo de este tipo, un cressdnavirus adquirió un gen similar a la cápside del virus ARN, creando el primer crucivirus. También parece que varios crucivirus han intercambiado activamente elementos funcionales entre ellos, alterando aún más su historia evolutiva.
Si bien el CÓMO de la recombinación de ADN-ARN de crucivirus sigue siendo un misterio, el POR QUÉ puede ser más sencillo. Claramente, la capacidad de tomar prestados rasgos genéticos de fuentes virales tan distantes podría proporcionar virus de ADN monocatenario con una ventaja adaptativa considerable.
Edición de coleccionista
En el estudio actual, los investigadores exploraron un vasto conjunto de datos que incluye 461 crucivirus y 10 elementos genéticos circulares que codifican la cápside identificados en diversos entornos y organismos, lo que la convierte en la investigación más amplia de secuencias de crucivirus hasta ahora realizada.
Las muestras se encontraron en ambientes que van desde lagos templados hasta permafrost y acechando dentro de organismos que incluyen algas rojas e invertebrados. El estudio apunta al supergrupo de stramenopiles / alveolates / Rhizaria o SAR, un conjunto diverso de eucariotas, incluidos muchos organismos fotosintéticoscomo hospedadores candidatos plausibles para estos virus inusuales, aunque esto aún no se ha verificado.
Después de examinar la ganancia inesperada de secuencias, los investigadores ensamblaron redes de similitud de proteínas crucivirales con virus relacionados para tratar de comprender mejor los retorcidos caminos evolutivos que pueden haberlos dado lugar, encontrando una rica polinización cruzada de rasgos virales entre muchas familias grandesde virus que incluyen Geminiviridae, Circoviridae, Nanoviridae, Alphasatellitidae, Genomoviridae, Bacilladnaviridae, Smacoviridae y Redondoviridae.
quedan preguntas intrigantes
Los hallazgos pueden proporcionar nuevos conocimientos sobre la transición temprana del ARN como la principal molécula hereditaria de la vida a la adopción de genomas de ADN más complejos que han llegado a dominar la vida en el mundo celular. La existencia y el comportamiento de los crucivirus sugieren que los virus puedenhan jugado un papel crucial en esta transición tan importante, actuando como una especie de puente genómico entre los mundos del ARN y el ADN, durante la aparición más temprana de la vida, aunque se necesita mucho más trabajo para explorar estas posibilidades.
Recombinándose en formas infinitas, los virus se han convertido en las entidades biológicas más ubicuas del planeta, afectando a todos los organismos vivos y ocupando todos los nichos ecológicos. Cada vez más, los virus se revelan no solo como agentes de enfermedades sino como impulsores de la evolución de las especies y actores vitales en lamoldeo de ecosistemas.
La capacidad expandida de los crucivirus para tomar prestados elementos genómicos de las regiones más remotas del espacio de secuencias virales sugiere que pueden surgir grupos de virus completamente nuevos a través de eventos prolíficos de recombinación entre formas relacionadas lejanamente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Original escrito por Richard Harth. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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