Pandorawirusy — definicja: ogromne wirusy z rekordowym genomem

Pandorawirusy — gigantyczne wirusy z rekordowym genomem (do 2,5 Mb). Poznaj unikatową budowę, zagadkę 93% nieznanych genów i debatę o „czwartej domenie”.

Pandorawirusy to rodzaj bardzo dużych wirusów. Posiadają one największe genomy spośród wszystkich rodzajów wirusów. Podobnie jak inne duże wirusy Mimivirus, Pithovirus i Megavirus, Pandoravirus zaraża ameby. Jego genom, składający się z 1,9 do 2,5 megabaz DNA, jest dwukrotnie większy niż genom Megavirusa. Różni się on znacznie od innych dużych wirusów wyglądem i strukturą genomu.

Chociaż kapsyd Pithowirusa jest o 50% większy, Pandorawirus ma największy genom spośród wszystkich wirusów (2,5 miliona par zasad).

Około 93% genów Pandorawirusa nie jest znanych z żadnych innych mikrobów. To skłoniło niektórych naukowców do zasugerowania, że wirus należy do "czwartej domeny", poza Bacteria, Archaea i Eukaryota. Wirusy jako całość nie są uważane za należące do tych trzech domen, ale były proponowane jako jedna z nich w przeszłości przez niektórych biologów.

Budowa i genom

Pandorawirusy mają nietypowy, gruszkowaty lub amforowaty kształt — cząstki wirusowe osiągają około 1 µm długości, co sprawia, że są widoczne w mikroskopie świetlnym. W przeciwieństwie do wielu innych wirusów nie tworzą typowego icosahedralnego kapsydu. Ich genom to dwuniciowe DNA o długości od około 1,9 do 2,5 Mb (milionów par zasad), zawierające setki do kilku tysięcy przewidywanych genów. Wiele z tych genów (tzw. ORFans) nie ma homologów w bazach danych, stąd wysoki odsetek „nieznanych” genów.

Cykl życia

• Wejście: cząstki wirusa wchodzą do komórek gospodarza (zwykle Acanthamoeba i inne ameby) przez fagocytozę.
• Replikacja: genom jest replikowany w cytoplazmatycznych „fabrykach wirusowych”, gdzie zachodzi synteza wirusowych białek i składanie nowych cząstek.
• Uwalnianie: nowo powstałe wiriony zwykle uwalniane są w wyniku lizysu komórki gospodarza.

Odkrycie i rozmieszczenie

Pierwsze pandorawirusy opisano w 2013 roku; odkryto je w próbkach środowiskowych, m.in. w osadach morskich i wodach słodkich, a także w glebie. Badania środowiskowe i metagenomiczne wykazały, że wirusy te występują szeroko w różnych siedliskach wodnych i lądowych, choć do tej pory nie stwierdzono, aby stanowiły zagrożenie dla ludzi — ich naturalnymi gospodarzami są głównie ameby.

Znaczenie ewolucyjne i kontrowersje

Ogromna liczba unikatowych genów u pandorawirusów wzbudziła duże zainteresowanie ewolucjonistów. Sugerowano nawet, że mogłyby reprezentować „czwartą domenę życia”. Jednak ta hipoteza jest kontrowersyjna: większość specjalistów uważa, że wyjątkowość genomu pandorawirusów można tłumaczyć kombinacją procesów, takich jak szybkie powstawanie nowych genów, duża liczba ORFans, duża dynamika genomu oraz horyzontalny transfer genów między wirusami, bakteriami i gospodarzami. Dokładne pochodzenie wielu genów pozostaje przedmiotem aktywnych badań.

Systematyka

Pandorawirusy zaliczane są do grupy tzw. olbrzymich wirusów (ang. giant viruses), w ramach szerzej rozumianej grupy NCLDV (nucleocytoplasmic large DNA viruses). W literaturze formalne przyporządkowanie taksonomiczne było stopniowo korygowane wraz z postępem badań; często wymienia się rodzinę Pandoraviridae dla organizacji taksonomicznej tych wirusów.

Znaczenie dla nauki

Badanie pandorawirusów dostarcza cennych informacji o różnorodności wirusów, mechanizmach powstawania nowych genów oraz ewolucji genomów dużych wirusów. Analizy tych wirusów pomagają lepiej rozumieć granice między organizmami komórkowymi a wirusami oraz mechanizmy transfomacji genetycznej w środowisku mikrobiologicznym. W praktyce ich genom i białka są również przedmiotem badań w kontekście biotechnologii i biologii strukturalnej.

Stan badań i perspektywy

Wiele pytań dotyczących pandorawirusów pozostaje otwartych: mechanizmy powstawania tak dużej liczby unikatowych genów, szczegóły interakcji z gospodarzem, a także pełny zakres zasięgu środowiskowego. Dzięki rozwojowi sekwencjonowania metagenomicznego i metod analizy danych genomowych, kolejne badania mogą wyjaśnić, z jakich źródeł pochodzą unikatowe geny oraz jak pandorawirusy wpłynęły na ewolucję mikrobiomu środowiskowego.

Pytania i odpowiedzi

P: Czym jest pandorawirus?

P: Jaki jest rozmiar genomu pandorawirusa?

P: Jakiego rodzaju komórki infekuje Pandoravirus?

P: Czym różni się genom pandorawirusa od innych dużych wirusów?

P: Jaki procent genów pandorawirusa nie jest znany z innych mikrobów?

P: Jaka jest proponowana "czwarta domena", do której według niektórych naukowców należy Pandoravirus?

P: Czy wirusy są uważane za należące do trzech domen życia?

Szukaj według litery