利用DNA追踪巨型病毒的起源


Mimivirus,多食棘阿米巴Mimivirus,带有两个卫星Sputnik病毒噬菌体(箭头)

2003年对病毒学家来说是重要的一年。今年发现了第一个巨型病毒,震惊了病毒学领域,修正了人们对这一难以捉摸的群体的现有认识,并将病毒世界从简单、小的病原体扩展到像某些细菌一样复杂的形式。

由于病毒与疾病的联系以及定义它们的困难——它们是生物实体,但不适合于现有的生命之树——病毒激起了许多人的好奇心。

长期以来,科学家们一直对病毒是如何进化的感兴趣,特别是当涉及到巨大的病毒时,这些病毒几乎不需要宿主的帮助就能产生新的病毒——这与大多数小型病毒不同,后者利用宿主的机制进行复制。

尽管巨大病毒不是大多数人会在病毒方面都有什么意思,但它们在海洋和其他水体中实际上非常常见。他们感染单细胞水生生物,对后者的人口产生重大影响。事实上,印度理工学院的分子病毒学家Kiran Kondabagil博士(IIT)孟买建议,“因为这些单细胞生物大大影响了海洋中的碳成交量,病毒在我们世界生态学中具有重要作用。因此,研究它们和他们的进化是重要的,因为它是研究造成疾病的病毒。“

在最近的一项研究中,其中已经发表于分子生物学和演变,Kondabagil和Co-Compareer博士Supriya Patil博士在第一个分析苗内血症的DNA复制机械的主要基因和蛋白质上进行了一系列分析待识别的巨型病毒。他们旨在确定有关苗病毒进化的两个重大建议 - 减少和病毒 - 第一假设 - 更加支持其结果。减少假设表明,随着时间的推移,从单细胞生物和脱落基因出现的巨型病毒;病毒 - 第一假设表明它们在单细胞生物和获得基因之前是周围的。

Kondabagil博士和Patil博士用复制蛋白创建了系统发育树,发现来自苗病毒的那些与真核生物更密切相关,而不是细菌或小病毒。此外,它们使用称为多维缩放的技术,以确定侧糊性蛋白质的方式。更大的相似性表明蛋白质共同进化,这意味着它们在具有协调功能的较大的蛋白质复合物中连接在一起。事实上,他们的发现表现出更大的相似性。最后,研究人员表明,与DNA复制相关的基因类似于纯化选择,其是除去有害基因变体的自然选择,限制基因并防止其序列不同。当基因涉及生物体中的基本函数(如DNA复制)时,通常会发生这种现象。

综上所述,这些结果表明mimivirus的DNA复制机制是古老的,经过了很长一段时间的进化。这将我们的范围缩小到还原假说,该假说认为DNA复制机制已经存在于单细胞祖先中,而巨型病毒是在去除祖先中的其他结构后形成的,只留下基因组中与复制有关的部分。

“我们的发现非常令人兴奋,因为它们告诉我们地球上的生命是如何进化的,”康达巴吉尔博士说。“因为这些巨大的病毒可能早于单细胞祖先分化为细菌、古细菌和真核生物之前,它们应该对真核生物随后的进化轨迹有重大影响,而真核生物是它们的宿主。”

在对基础科学知识的贡献之外的应用方面,Kondabagil博士认为他们的工作可以为基因工程和纳米技术的转化研究奠定基础。他说:“对病毒自我复制和自我组装机制的进一步了解意味着我们可以修改这些病毒,使其复制我们想要的基因,或者根据病毒的功能制造纳米机器人。可能性是深远的!”

原始论文题目:mimivirus复制机制的共同进化和系统发育分析暗示mimivirus的细胞起源

分子生物学与进化杂志

doi:https://doi.org/10.1093/molbev/msab003.

隶属关系:印度工业博博,鲍威,孟买,马哈拉施特拉,印度的生物学和生物工程系

天体生物学

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