Comstock/Comstock/Getty Images

Virussen coderen hun genetisch materiaal conventioneel in DNA of RNA, maar niet in beide. In april 2012 identificeerden onderzoekers van de Portland State University een zeldzaam virus waarvan het genoom deze twee nucleïnezuren combineert, wat de vraag opriep of dit een eenmalige gebeurtenis is of deel uitmaakt van een bredere, onontdekte virale diversiteit.

DNA versus RNA

Terwijl vrijwel al het celleven erfelijke informatie in DNA opslaat, vormen virussen een fascinerende uitzondering. Sommige virale genomen zijn gebaseerd op DNA, terwijl andere, zoals HIV en influenza, op RNA zijn gebaseerd. Beide moleculen delen een ruggengraat van fosfodiësterbindingen, maar toch bevat RNA de basis uracil – afwezig in DNA – en een extra zuurstofatoom op de ribosesuiker, waardoor het chemisch minder stabiel is en gevoeliger voor afbraak.

Hybride DNA-RNA-genoom

Al lang bestaande virologische principes waren van mening dat een viraal genoom DNA of RNA is, en geen mix. De ontdekking van het RNA-DNA-hybridevirus (RDHV) uit Boiling Springs Lake in het Lassen Volcanic National Park trok dat standpunt in twijfel. Het genoom van de RDHV bestaat voornamelijk uit DNA, maar een van de genen komt nauw overeen met sequenties die alleen in RNA-virussen voorkomen, wat erop wijst dat het virus op een gegeven moment een van RNA afgeleid element in zijn DNA-skelet heeft opgenomen.

Het virus werd geïsoleerd door het water van het meer te filteren en de gevangen deeltjes te onderwerpen aan DNA-sequencing. Bijgevolg blijven het gastheerbereik, de ecologische rol, de overvloed en de ecologische stabiliteit onbekend. Tot op heden is RDHV het enige gedocumenteerde geval van een virus met een hybride DNA-RNA-genoom.

Oorsprong

Twee plausibele mechanismen zouden kunnen verklaren hoe een RNA-gen een viraal DNA-genoom binnendrong. Ten eerste had de co-infectie van een enkele gastheercel door een RNA-virus en een DNA-virus de omgekeerde transcriptie van een RNA-segment in DNA mogelijk kunnen maken, dat vervolgens in het virale genoom werd opgenomen. Ten tweede zou een directe ligatiegebeurtenis een RNA-streng kunnen hebben verbonden met een DNA-streng in een mede-geïnfecteerde cel. De huidige gegevens kunnen niet op overtuigende wijze het ene scenario boven het andere bevoordelen, noch bepalen of dergelijke hybrides enig selectief voordeel opleveren.

Implicaties

De oceanen herbergen naar schatting miljoenen virussen per milliliter zeewater, waarvan de meeste zich richten op bacteriën. Ondanks uitgebreide sequencing-inspanningen blijft de overgrote meerderheid van de oceanische virussen naamloos en slecht begrepen. Onderzoekers hebben de datasets van de Global Ocean Survey gescand op sequenties die lijken op RDHV en hebben verschillende overeenkomsten geïdentificeerd, die allemaal behoren tot nog niet geclassificeerde virussen. Dit intrigerende signaal suggereert dat er mogelijk nog meer hybride RNA-DNA-virussen voorkomen in mariene omgevingen, hoewel gerichte zoekopdrachten nodig zijn om hun aanwezigheid te bevestigen.