好像非地球生物,这一神秘病毒,竟没有一个基因与已知生物匹配

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病毒是一种非细胞生命形态,它由核酸和卵白质外壳组成,病毒自身缺乏代谢系统,因此病毒脱离宿主细胞,就成了没有任何生命运动、也不能独立自我繁殖的化学物质。病毒的分类多种多样,直至今日,仍有新的病毒被不停发现,实际上,人类已经发现的病毒只是全部病毒的冰山一角。

克日,巴西米纳斯吉拉斯州联邦大学的Paulo V. M. Boratto等人从位于巴西的一小我私家造都会湖泊中收集浑水样本,从该水样中分理处一种新型熏染变形虫的巨型病毒,并将其命名为Yaravirus brasiliensis(雅拉病毒),雅拉病毒具有令人费解和神秘的起源。

雅拉病毒的基因组注释显示,在核苷酸水平上,没有一个基因与已知生物的序列匹配;在氨基酸水平上,仅有6个卵白与抑制卵白具有遥远的同源关系。该研究克日以 A mysterious 80 nm amoeba virus with a near-complete “ORFan genome” challenges the classification of DNA viruses 为题,揭晓在生物学预印本网站bioRxiv上。

病毒的进化和分类一直是科学界关注和争论的问题,尤其是在发现能够熏染原生生物的庞大病毒之后。这些病毒的主要特征是其病毒粒子和基因组的巨细很大,它们编码数百至数千种卵白质,其中很大一部门在现在的公共序列数据库中找不到同源物,这类编码序列通常称为ORFans(孤儿基因),由于缺乏系统发育信息,它们的起源和功效仍然是一个谜。

现在所有已知的分散的熏染变形虫的巨型病毒均与核质大DNA病毒(NCLDV)有关。该组病毒包罗真核病毒家族以及其他巨型病毒谱系。NCDLVs具有双链DNA基因组,凭据共享一组祖先垂直遗传基因的尺度,该病毒被认是独立起源。

雅拉病毒的复制周期

雅拉病毒为二十面体,直径约为80nm,纯化病毒颗粒的低温电子显微镜图像讲明雅拉病毒具有两个衣壳。熏染开始时,雅拉病毒附着在变形虫(阿米巴原虫)质膜的外部,宿主细胞将雅拉病毒内吞到囊泡中,在熏染的后期,包罗雅拉病毒的囊泡占据细胞核周围的区域,并将其取代,再招募线粒体提供能量,病毒工厂由此发生。

组装方面,病毒复制工厂内显示泛起月牙状的结构,再依次添加卵白质和膜身分,最终形成二十面体结构。雅拉病毒通过胞吐作用和变形虫细胞溶解从而释放子代病毒颗粒。整个复制周期约72小时。

雅拉病毒的基因组

经二代测序,雅拉病毒基因组为44924bp的双链DNA分子,并包罗总共74个预测基因。只管基因组比其他巨型病毒小,但雅拉病毒仍编码6个tRNA基因,并均位于基因29和30之间的基因间区域。雅拉病毒基因组的GC含量为46-65%,高于迄今为止发现的任何巨型病毒。

令人惊讶的是,雅拉病毒的基因组注释显示,在核苷酸水平上,没有一个基因与已知生物的序列匹配;在氨基酸水平上,研究者仅发现Pfam-A数据库中的2个卵白质同源性较高,而nr数据库中的6种卵白质具有遥远的同源关系。

雅拉病毒的卵白质组

从上述资料可知,雅拉病毒的卵白在公共数据库中没有可检测到的同源物。这促使研究人员更仔细地研究形成雅拉病毒成熟颗粒的卵白质。卵白质组学展现了纯化颗粒中共有26种病毒卵白,紧接着,研究者使用两个用于域比力的平台Phyre2和Swiss-model,分析了这26种卵白质的预测三维结构。

值得注意的是,仅视察到4个序列(基因11、12、41和46)具有与已知卵白质相似的结构特征,这意味着其病毒颗粒卵白质组中险些90%由孤儿基因组成。更有趣的是,其中一种卵白质与NCLDV主要衣壳卵白无显着同源性,这可能是新型衣壳卵白。

总而言之,研究者Paulo V. M. Boratto等发现了一种新型熏染变形虫的巨型病毒——Yaravirus(雅拉病毒)。

该病毒在基因组和卵白质组上与其他巨型病毒相差甚远,极可能是一新的分枝。雅拉病毒与所有其他病毒之间的系统发育距离突显了我们对真核病毒基因组多样性的认知的不足,从而提示我们增强分散新的原生生物病毒研究的须要性。

论文链接:

http://dx.doi.org/10.1101/2020.01.28.923185