Viren sind die am weitesten verbreiteten biologischen Einheiten in den Weltmeeren und spielen eine wesentliche Rolle für deren ökologisches und biogeochemisches Gleichgewicht. Dennoch sind sie die am wenigsten verstandenen Elemente des Meereslebens.
Durch die Entschlüsselung des gesamten Genoms eines bestimmten Meeresprotisten, der als Wirt für viele Viren fungieren könnte, schafft ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Stony Brook University die Voraussetzungen für zukünftige Untersuchungen der Genome von Meeresprotisten, der Dynamik mariner Mikroben und des evolutionären Zusammenspiels zwischen ihnen Wirtsorganismen und ihre Viren – Arbeiten, die möglicherweise Türen zu einem besseren Verständnis der „unsichtbaren“ Welt der Meeresviren öffnen und einen Schlüssel zur Ökologie und Gesundheit der Ozeane weltweit bieten.
Die Forschung ist veröffentlicht früh online in Aktuelle Biologie.
Die Nahrungsnetze der Ozeane versorgen die Menschheit mit lebenswichtigen Nahrungsquellen und beherbergen die Wunder der Meeresbewohner vom Eisbären bis zum Pinguin. Diese Lebensquelle wird hauptsächlich von mikroskopisch kleinen Organismen unterstützt, darunter auch das weit verbreitete Vorkommen von Viren. Für das Verständnis der Wissenschaftler über das Meer ist es wichtig, durch DNA-Forschung und andere Formen der Untersuchung mehr über die Viren zu erfahren. Es werden immer noch neuartige Virengruppen entdeckt, wie zum Beispiel die kürzlich entdeckten „Mirusviren“, die in einem vorgestellt werden Natur Papier Anfang dieses Jahres.
Mirusviren sind große DNA-Viren, die Gene mit beiden großen Bereichen der Virusvielfalt teilen. Es wird angenommen, dass sie in sonnenbeschienenen Ozeanen allgegenwärtig sind, wichtig für die Artenvielfalt und wahrscheinlich nicht schädlich für Menschen oder Wasserlebewesen sind. Die Entdeckung hilft Wissenschaftlern, die Artenvielfalt des Planktons an der Meeresoberfläche und die Bedeutung dieser Viren im Ökosystem besser zu verstehen, und gibt Aufschluss über die Geschichte der Viren.
Der Aktuelle Biologie Die Studie bringt weitere Teile für das Puzzle der Meeresviren.
Die Co-Hauptautoren Jackie Collier, Ph.D., außerordentliche Professorin an der School of Marine at Atmospheric Sciences (SoMAS), und Joshua Rest, Ph.D., außerordentliche Professorin in der Abteilung für Ökologie und Evolution, arbeiten mit Kollegen aus Dalhousie zusammen Die Universität und das Joint Genome Institute haben Entdeckungen über die Genomstruktur des Meeresprotisten Aurantiochytrium limacinum gemacht. Diese Erkenntnisse werfen nicht nur Licht auf die einzigartigen Merkmale seiner Chromosomen, sondern enthüllen auch die schwer fassbaren Wirte für Mirusviren.
Labyrinthulomyceten, eine Klasse, zu der Aurantiochytrium gehört, haben Forscher wegen ihrer besonderen Eigenschaften und ihres biotechnologischen Potenzials (wie der Produktion essentieller Omega-3-Fettsäuren und Carotinoide) fasziniert. Mithilfe fortschrittlicher Sequenzierungstechnologien konnte das Team das Genom von Aurantiochytrium vollständig zusammensetzen.
Sie entdeckten zwei genomische Elemente mit starker Ähnlichkeit zu Mirusviren. Ein Element ist eine kreisförmige Struktur, die in großer Zahl vorhanden ist, während das andere am Ende eines Chromosoms integriert ist. Diese beiden Zustände erinnern an Herpesviren, die für ihre Fähigkeit berüchtigt sind, latente Infektionen bei menschlichen und anderen tierischen Wirten aufrechtzuerhalten: Einige mit Krebs assoziierte Herpesviren behalten latente Infektionen bei, indem sie sich in das Genom ihres Wirts integrieren, und andere (wie Windpocken) behalten latente Infektionen als unabhängige Episome bei.
Die Studie befasst sich auch eingehend mit der Struktur des Genoms von Aurantiochytrium. Das Team entdeckte, dass es an den Chromosomenenden eine einzigartige Konfiguration aufweist – eine unerwartete Organisation ribosomaler RNA-Gene und lange Wiederholungen in ihren subtelomeren Regionen. Die bemerkenswerte Anordnung dieser Sequenzen spielt möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Chromosomenenden, und in eine solche Region wird ein Mirusvirus-ähnliches Genom integriert.
„Da Mirusviren mithilfe von Umweltsequenzdaten gefunden wurden, konnten sie ohne bekannte Wirte identifiziert werden“, sagt Collier. „Unsere Daten zeigen, dass A. limacinum wahrscheinlich ein natürlicher Wirt von Mirusviren ist und dass ein einzelner Wirt von mehreren unterschiedlichen Viren infiziert wurde.“
Durch die Vervollständigung des gesamten Genoms des Protisten identifizierten die Forscher den ersten bekannten Wirt für Mirusviren, und ihre Beobachtungen deuten auf dynamische Wirt-Virus-Genom-Interaktionen hin.
„Die Entdeckung einer der Virussequenzen an einem der Chromosomenenden bietet faszinierende Einblicke in die evolutionäre Abstammung dieser Elemente“, fügt Rest hinzu. „Diese Enthüllung steht auch im Einklang mit zunehmenden Beweisen, die auf einen erheblichen Einfluss von Mirusviren auf Meeresökosysteme hinweisen.“
Mehr Informationen:
Jackie L. Collier et al., Das protistische Aurantiochytrium verfügt über universelle subtelomere rDNAs und ist ein Wirt für Mirusviren. Aktuelle Biologie (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.10.009