Крупный класс вирусов демонстрирует сложное происхождение

Новое исследование раскрывает сложные эволюционные пути CRESS ДНК-вирусов — обширного класса вирусов с одноцепочечной кольцевой ДНК. Эти вирусы, инфицирующие все три домена клеточной жизни (бактерии, археи, эукариоты), не происходят от единого предкового события. Вместо этого они являются «навязчивыми заёмщиками», присваивая генетический материал из множества источников: бактериальных, археальных и эукариотических клеток, а также циркулярных паразитических репликонов (плазмид) и других мобильных генетических элементов, таких как транспозоны.

Группы мобильных элементов, возникающие более чем от одного общего эволюционного предка, называются полифилетическими. Это явление распространено в вирусном мире и усложняет определение таксономии и эволюционных траекторий.

Ключевые выводы исследования:

  • Метод: Использование метагеномики (shotgun sequencing) позволило проанализировать сложные вирусные сообщества без необходимости культивирования вирусов в лаборатории.
  • Идентификатор: Все CRESS ДНК-вирусы можно идентифицировать по консервативному белковому ферменту Rep, который играет ключевую роль в механизме репликации генома — репликации по типу катящегося кольца (rolling circle replication).
  • Эволюция: Анализ выявил три отдельных эволюционных события, способствовавших формированию генетического состава CRESS ДНК-вирусов. Обнаружено интригующее родство между этими вирусами и плазмидами с механизмом катящегося кольца, найденными у бактерий, архей и некоторых эукариот.
  • Значение: Понимание беспорядочного обмена генетической информацией между вирусами и клеточными генетическими фрагментами может улучшить методы контроля над вредными вирусами. Исследование также проливает свет на механизмы эволюции вирусов в целом и глобальную организацию виромы.

«За последнее десятилетие мы открывали вирусы в различных экосистемах с помощью метагеномных подходов, пополняя базы данных по CRESS ДНК-вирусам. Это проложило путь к глобальному анализу, дающему представление о происхождении этих и других родственных вирусов», — говорит Арвинд Варсани, соавтор исследования из Университета Аризоны.

Исследование, проведённое международной командой учёных, опубликовано в журнале Nature Communications.