Uit een nieuwe studie blijkt dat virussen sommige genen exclusief delen met cellen die niet hun gastheren zijn. De studie, gerapporteerd in het journaal Grenzen in de microbiologie , draagt ​​bij aan het bewijs dat virussen genen uitwisselen met een verscheidenheid aan cellulaire organismen en agenten van diversiteit zijn, zeggen onderzoekers.

De studie keek naar eiwitstructuren in virussen en in alle superkoninkrijken, of domeinen, van het leven:van de eencellige microben die bekend staan ​​als bacteriën en archaea, aan eukaryoten, een groep die dieren omvat, planten, schimmels en alle andere levende wezens.

"Het is typisch om virussen te definiëren in relatie tot hun gastheren, maar deze praktijk beperkt ons begrip van virus-celinteracties, " zei de University of Illinois en COMSATS Institute of Information Technology-onderzoeker Arshan Nasir, die het nieuwe onderzoek leidde met Gustavo Caetano-Anolles, een professor in de gewaswetenschappen en verbonden aan het Carl R. Woese Institute for Genomic Biology aan de U. of I., en Kyung Mo Kim, een senior wetenschapper aan het Korea Polar Research Institute, in Incheon, Zuid-Korea.

"Recent onderzoek heeft aangetoond dat organismen partnerschappen kunnen aangaan met andere organismen en in gemeenschappen kunnen leven. veel bacterie- en archaeale soorten leven in en op het menselijk lichaam en vormen de menselijke microbiota, ' zei Nasir.

Virussen die archaea en bacteriën infecteren, bijvoorbeeld, waarvan niet bekend is dat ze eukarya infecteren. Echter, ze kunnen nog steeds op onschadelijke manieren interageren met organismen die ze niet infecteren, aldus de onderzoekers.

"We wilden de genomen van virussen en cellulaire organismen onderzoeken om te zoeken naar mogelijke sporen van genoverdracht van virussen naar cellen, verder dan wat we al weten over virusinteracties met hun gastheren, ' zei Nasir.

Het team gebruikte een bioinformatica-aanpak om de genomen van organismen en de virussen die ze infecteren te analyseren. In plaats van zich te concentreren op genetische sequenties, die in de loop van de generaties kan veranderen, het team onderzocht de functionele componenten van eiwitten, die ze vouwen noemen. Elke vouw - en er zijn er meer dan 1, 400 van hen in alle domeinen van het leven - heeft een unieke 3D-structuur die een specifieke operatie uitvoert. Omdat vouwen cruciaal zijn voor de eiwitfunctie, ze blijven stabiel, zelfs als de sequenties die ervoor coderen veranderen als gevolg van mutaties of andere processen, aldus de onderzoekers.

"Dit zorgt ervoor dat eiwitplooien betrouwbare markers zijn van evolutionaire veranderingen over grote tijdsperioden, vooral voor virussen die notoir snel muteren, ' zei Nasir.

De onderzoekers vonden honderden plooien die aanwezig zijn in alle superrijken van het leven en in alle soorten virussen, wat suggereert dat ze afkomstig waren van een oude voorouder van alle levensvormen, zei Caetano-Anolles.

Sommige vouwen, echter, alleen voorkomen binnen een enkel superkoninkrijk en de virussen die het infecteren, suggereert een overdracht van genetisch materiaal alleen tussen die groep virussen en hun gastheren. Op een totaal van ongeveer 2, 000 superfamilies van plooien, het team vond er een die exclusief was voor archaea en de virussen die archaea infecteren, 29 alleen gedeeld door bacteriën en de virussen die ze infecteren, en 37 die exclusief zijn voor eukaryoten en hun virussen.

De gegevens wijzen ook op andere, nog onbekend, mechanismen waarmee virussen genetisch materiaal kunnen uitwisselen met cellen, aldus de onderzoekers.

"We hebben veel viruskenmerkende genen ontdekt in cellulaire organismen die virussen niet bekend zijn te infecteren, " zei Nasir. "Dit was vooral duidelijk voor bacteriële virussen en eukaryote organismen, mogelijk vanwege het grotere aantal manieren waarop bacteriën interageren met eukarya."

"Terwijl mensen de neiging hebben om alleen te denken aan virussen die hun gastheren infecteren en doden, we weten al tientallen jaren dat een virus soms een cel binnendringt en zijn genetisch materiaal in de cel opneemt zonder het te doden, " zei Caetano-Anolles. In het geval van eencellige organismen, die genen worden soms doorgegeven aan toekomstige generaties, hij zei.

menselijk DNA, te, bevat restanten van virussen.

"Sommige retroelementen en transposons, bijvoorbeeld, worden verondersteld te zijn ontstaan ​​in oude virussen, " zei Nasir. Retro-elementen zijn sequenties die van RNA-virussen in DNA zijn gekopieerd en in de genomen van niet-virale organismen worden ingevoegd. Transposons, ook bekend als "springgenen, " kan van het ene deel van het genoom naar het andere gaan.

"Als je een entiteit hebt die op een bepaald moment een virus was en in het genoom werd gecoöpteerd, dat een deel wordt van het moleculaire erfgoed van het organisme, ' zei Caetano-Anolles.

Het team ontdekte ook een grote subset van virusspecifieke eiwitplooien die niet aanwezig waren in cellulaire genomen.

"Dit suggereert dat virussen nieuwe genen kunnen creëren en, mogelijk, die genen overdragen aan cellulaire organismen, ' zei Nasir.