Расшифровка генома протиста может раскрыть тайну морских вирусов

Вирусы — самые распространенные биологические объекты в мировом океане, играющие ключевую роль в его экологическом и биогеохимическом балансе. Однако они остаются наименее изученными элементами морской жизни.

Международная исследовательская группа под руководством ученых из Университета Стоуни-Брук, расшифровав полный геном морского протиста Aurantiochytrium limacinum, который может быть хозяином для многих вирусов, заложила основу для будущих исследований геномов морских протистов, микробной динамики и эволюционного взаимодействия между организмами-хозяевами и их вирусами. Эта работа может открыть двери к лучшему пониманию «невидимого» мира морских вирусов и является ключом к экологии и здоровью океанов. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.

Морские пищевые сети поддерживаются в основном микроскопическими организмами, включая вирусы. Изучение вирусов с помощью анализа ДНК и других методов важно для понимания океана. Недавно были открыты новые группы вирусов, такие как «мируcвирусы» (mirusviruses), представленные в статье в Nature ранее в этом году.

Мируcвирусы — это крупные ДНК-вирусы, разделяющие гены с двумя основными группами вирусного разнообразия. Считается, что они повсеместно распространены в освещенных солнцем океанах, важны для биоразнообразия и, вероятно, не опасны для человека или водной жизни.

Исследование в Current Biology добавляет новые элементы в пазл понимания океанских вирусов. Ведущие авторы Джекки Коллиер и Джошуа Рест с коллегами из Университета Далхаузи и Объединенного института генома сделали открытия о структуре генома протиста Aurantiochytrium limacinum (класс Labyrinthulomycetes). Эти находки не только проливают свет на уникальные особенности его хромосом, но и выявляют неуловимых хозяев для мируcвирусов.

Используя передовые технологии секвенирования, команда полностью собрала геном Aurantiochytrium. Они обнаружили два геномных элемента, сильно напоминающих мируcвирусы:

1. Кольцевая структура, присутствующая в большом количестве копий.
2. Элемент, интегрированный в конец хромосомы.

Эти два состояния напоминают герпесвирусы, известные своей способностью поддерживать латентные инфекции в организме хозяина (например, интегрируясь в геном или существуя в виде независимых эписом).

Исследование также глубоко изучило структуру генома Aurantiochytrium. Команда обнаружила, что он обладает уникальной конфигурацией на концах хромосом — неожиданной организацией генов рибосомной РНК и длинных повторов в их субтеломерных областях. Именно в одну такую область интегрирован геном, похожий на мируcвирус.

«Поскольку мируcвирусы были обнаружены с использованием данных экологического секвенирования, их идентифицировали без известных хозяев. Наши данные показывают, что A. limacinum, вероятно, является естественным хозяином мируcвирусов и что один хозяин был инфицирован несколькими различными вирусами», — говорит Джекки Коллиер.

Завершив сборку всего генома протиста, исследователи идентифицировали первого известного хозяина для мируcвирусов. Их наблюдения предполагают динамическое взаимодействие геномов хозяина и вируса.

«Обнаружение одной из вирусных последовательностей на конце хромосомы дает интригующее представление об эволюционном происхождении этих элементов. Это открытие также согласуется с растущими доказательствами, указывающими на значительное влияние мируcвирусов в морских экосистемах», — добавляет Джошуа Рест.