Amoeben krijgen verrassende ondersteuning bij de verdediging tegen virussen:de bacteriën waarmee ze zijn geïnfecteerd, voorkomen dat ze worden vernietigd door gigantische virussen. Een onderzoeksteam onder leiding van microbioloog Matthias Horn van het Center for Microbiology and Environmental Systems Science van de Universiteit van Wenen heeft onderzocht hoe een virusinfectie verloopt wanneer de amoeben tegelijkertijd worden geïnfecteerd met chlamydia.

Het onderzoeksteam toont voor het eerst aan dat intracellulaire bacteriën die bekend staan ​​als symbionten hun gastheer beschermen tegen virussen. Amoeben zijn protisten, eencellige micro-organismen met een celkern. Protisten spelen een sleutelrol in voedselwebben en ecosysteemprocessen. Bijgevolg suggereren de resultaten van de studie dat de interactie tussen symbionten en virussen de stroom van voedingsstoffen in ecosystemen beïnvloedt. De studie is nu gepubliceerd in het tijdschrift PNAS .

Intracellulaire bacteriën:vriend geen vijand?

Onder natuurlijke omstandigheden worden protisten, waaronder de bestudeerde amoeben, vaak geïnfecteerd door bacteriële symbionten, waaronder chlamydia. Chlamydiae zijn vooral bekend als menselijke pathogenen. Er zijn echter naaste verwanten van deze pathogene chlamydia gevonden in een verscheidenheid aan dieren en protisten.

"Aangezien, volgens de huidige kennis, chlamydia-infectie leidt tot een langzamere groeisnelheid van de geïnfecteerde gastheer, worden chlamydiae algemeen beschouwd als parasitair", legt Patrick Arthofer, eerste auteur van de studie en Ph.D. student aan het Center for Microbiology and Environmental Systems Science (CMESS).

Parasitaire bacteriën hebben een negatief effect op de gastheer, terwijl symbionten met een positief effect mutualisten worden genoemd. "Ons onderzoek toont aan dat chlamydia hier eigenlijk mutualisten zijn in plaats van parasieten, omdat ze de protisten beschermen tegen dodelijke infecties door gigantische virussen. Per slot van rekening is langzamere groei beter dan afsterven", zegt Arthofer.

Reuzenvirussen en hun eencellige gastheren

Infecties met bacteriën, maar ook die met virussen, bepalen hoe populaties protisten zich ontwikkelen. De onderzoekers van de Universiteit van Wenen en de Université de Poitiers in Frankrijk wilden weten hoe een virale infectie verloopt wanneer protisten tegelijkertijd worden besmet met bacteriën. Om een ​​situatie te bestuderen die zich ook in natuurlijke omgevingen zou kunnen voordoen, isoleerden de wetenschappers eerst amoeben, bacteriën en een gigantisch virus uit hetzelfde milieumonster.

Gigantische virussen zijn pas ongeveer 20 jaar bekend. Hun ontdekking daagt veel eerder gekoesterde veronderstellingen over virussen uit, want ze zijn niet alleen meerdere keren groter dan alle eerder bekende virussen, maar bezitten ook genen waarvan eerder werd gedacht dat ze kenmerkend waren voor cellulaire organismen zoals bacteriën, dieren, planten en schimmels. Volgens de huidige kennis zijn ze volkomen onschadelijk voor mens en dier. Hun natuurlijke gastheren zijn eencellige organismen met een celkern, de protisten.

Wanneer gigantische virussen een gastheercel infecteren, hermodelleren ze de hele gastheercel en zetten ze een zogenaamde 'virusfabriek' op. Deze virale fabriek produceert honderden nieuwe virusdeeltjes totdat de gastheercel barst en de nieuwe virussen vrijgeeft. "Als de protist is geïnfecteerd met bacteriële symbionten, wordt dit proces geblokkeerd", legt Matthias Horn, hoofd van de onderzoeksgroep aan de Universiteit van Wenen, uit. "Uit ons onderzoek blijkt dat de aanwezigheid van de chlamydia niet verhindert dat het virus wordt opgenomen. De virussen kunnen vervolgens echter geen functionele virusfabriek vormen", zegt hij.

De interactie van de bacteriën met de gigantische virussen in de amoebe heeft niet alleen gevolgen voor de gastheer zelf. "Een veel voorkomende hypothese is dat deze intracellulaire interacties tussen gigantische virussen en bacteriële symbionten een rol hebben gespeeld bij het zo complex worden van gigantische virussen", zegt Horn. De studie van interacties tussen virussen en symbionten zou daarom antwoorden kunnen bieden op de vraag hoe gigantische virussen evolueerden.

Bacteriën die beschermen tegen virussen beïnvloeden voedselwebben

Protisten zijn wijdverbreid - ze leven onder meer in wateren, zeewater en zeebodems. Ze voeden zich met bacteriën, absorberen zo de voedingsstoffen die in de bacteriën zijn gebonden en geven ze, wanneer ze zelf worden gegeten, door aan dieren zoals kleine schaaldieren. Alleen op deze manier hebben de dieren toegang tot de voedingsstoffen die door bacteriën worden geleverd. Als de protisten door virussen worden gedood, kunnen de vrijgekomen voedingsstoffen alleen weer door bacteriën worden gemetaboliseerd.

"Als chlamydia de protisten beschermen tegen vernietiging door virussen, zorgen ze er niet alleen voor dat hun gastheren een voedselbron voor kleine dieren blijven. Bovendien kunnen de bacteriële symbionten de hele voedingscyclus in ecosystemen beïnvloeden", legt Arthofer uit.

Toekomstig onderzoek zal uitwijzen in hoeverre dit proces het functioneren van ecosystemen beïnvloedt. "Over het algemeen leert een nadere beschouwing van de interacties tussen virussen en symbionten ons iets over de dynamiek van ecosystemen", zegt Matthias Horn. In een volgende stap willen de wetenschappers daarom het exacte mechanisme onderzoeken achter de door bacteriën gemedieerde bescherming van protisten tegen gigantische virussen.

Daarnaast richt Anouk Willemsen, co-auteur van de paper en viroloog bij CMESS, zich specifiek op gigantische virussen:in een onderzoeksproject dat onlangs is goedgekeurd door de European Research Council (ERC), onderzoekt ze hoe gigantische virussen hun complexiteit hebben gekregen. + Verder verkennen

Choanozoan en picozoan mariene protisten zijn waarschijnlijk viruseters:studie