11.11.2020      70      0
 

Гигантские вирусы заподозрили в наличии энергетического метаболизма

Французские исследователи экспериментально показали, что для гигантских пандоравирусов характерны некоторые реакции клеточного энергетического метаболизма. В…


Французские исследователи экспериментально показали, что для гигантских пандоравирусов характерны некоторые реакции клеточного энергетического метаболизма. В частности, у них обнаружили активность одного из ферментов метаболизма углерода и способность создавать протонный градиент на мембране. Эти данные требуют пересмотра концепции вирусов в целом или выделения гигантских вирусов в отдельную группу, считают авторы препринта на bioRxiv.

Гигантские вирусы, открытые в 2003 году, принципиально отличаются от «классических» вирусов огромным размером частиц, сопоставимым с размером бактерий, и большим размером генома. Все описанные на сегодняшний день гигантские вирусы паразитируют на амебах, однако генетический анализ позволяет предположить, что у них может быть некоторая степень автономии от своего хозяина. Так, анализ генома гигантского тупанвируса показал наличие вполне развитого аппарата трансляции белка: для реализации информации, закодированной в матричной РНК, ему не хватает только рибосом.

Самые большие известные вирусы относятся в группе пандоравирусов. Первый из них, Pandoravirus salinus, был открыт в 2013 году и привлек внимание своим огромным геномом размером в два с половиной миллиона пар оснований, — всего в два раза меньше, чем у кишечной палочки E. coli. Другой интересной особенностью оказалось отсутствие генов, кодирующих белки капсида, то есть классической вирусной оболочки. Вместо капсида у зрелых частиц пандоравирусов есть аналог мембраны, под которой располагается многослойная оболочка, по-видимому, состоящая из целлюлозы.

Мембраны играют ключевую роль в энергетическом метаболизме живых клеток. Например, создание разности потенциалов в форме протонного градиента на мембране митохондрии позволяет перевести ее в химическую форму и синтезировать молекулы АТФ — универсальную энергетическую валюту клеток.

В новой работе исследователи из Университета Экс-Марсель под руководством Бернарда Ла Сколы (Bernard La Scola) и Дидье Рауля (Didier Raoult) получили доказательства того, что у некоторых гигантских вирусов, возможно, есть частично автономный энергетический метаболизм — у них нашли аналоги ферментов цикла трикарбоновых кислот (он же цикл Кребса) и способность создавать протонный градиент на мембране.

Биологи исследовали недавно описанный в их лаборатории гигантский вирус Pandoravirus massiliensis, и обнаружили, что мембрана зрелых частиц способна к накоплению протонного градиента. Ученые красили зараженные вирусами клетки амеб митохондриальным красителем MitoTracker, который начинает светиться при наличии электроградиента на мембранах. Оказалось, что сигнал красителя также колокализуется с вирусными частицами внутри амебы, которые пометили флуоресцентными антителами. Эксперимент воспроизвелся также на изолированных вирусных частицах и с другим красителем. Кроме того, флуоресценция красителя усиливалась при добавлении универсального «сырья» для продукции АТФ — ацетил-КоА. Таким образом, мембрана пандоравирусов, по-видимому, выполняет и энергетическую функцию.

Цикл трикарбоновых кислот и ферменты, найденные у пандоравируса в процессе анализа РНК, экспрессии генов или протеома (помечены цветными символами)

С помощью биоинформатического анализа ученые обнаружили в геноме вируса восемь генов со слабым сходством с генами ферментов цикла трикарбоновых кислот. Такая последовательность реакций «прокручивает» упомянутую молекулу ацетил-КоА с образованием восстановленных переносчиков протонов, которые затем передают их на мембрану. Оказалось, что шесть из восьми этих генов экспрессируются одновременно, в конце цикла развития вируса. Однако синтез рекомбинантных ферментов, соответствующих этим генам, в клетках кишечной палочки, показал, что только один из них действительно обладает соответствующей активностью — это оказалась изоцитратдегидрогеназа.
Зачем пандоравирусам нужен энергетический метаболизм, не совсем понятно — следов синтеза АТФ в зрелых частицах исследователи не обнаружили. На примере других гигантских вирусов, у которых биоинформатически также были обнаружены гены метаболизма углерода, можно предположить, что так они могут корректировать работу клеточных систем хозяина.

Кроме того, происхождение этих генов тоже не ясно. С одной стороны, они могут быть заимствованы у хозяина, однако некоторые группы гигантских вирусов отличаются геномами, где большинство генов не имеет хорошей гомологии с известными последовательностями (об одном таком вирусе мы уже писали). Этот факт породил гипотезу о том, что гигантские вирусы (пандоравирусы, в частности) — это своебразные «фабрики новых генов», что делает их крайне интересными объектами с точки зрения исследования процессов эволюции.

Дарья Спасская

https://nplus1.ru/


Об авторе: admin

Ваш комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Новая маска убьет коронавирус

Новая маска убьет коронавирус

Все мы носим медицинские маски, которые снижают риск заболевания COVID-19. А что если нам предложат гаджет, не...

Пахнет скандалом: судья проекта Танці з зірками посмеялся над участниками

В воскресенье на канале 1+1 стартовал новый сезон суперпопулярного шоу Танці з зірками, судьями которого уже...

Контрацепция коал спасла эвкалипт от вымирания

Контрацепция коал спасла эвкалипт от вымирания

Сокращение количества и плотности популяций коал с помощью контрацепции (как гормональной, так и...