Vedi traduzione automatica
Questa è una traduzione automatica. Per vedere il testo originale in inglese cliccare qui
#News
{{{sourceTextContent.title}}}
In agguato nelle Ombre Genomiche: Come i virus giganti alimentano l'evoluzione genetica degli organismi
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
I virus sono minuscoli invasori che causano una vasta gamma di malattie, dalla rabbia al virus dell'avvizzimento maculato del pomodoro e, più recentemente, COVID-19 negli esseri umani. Ma i virus possono fare di più che provocare malattie - e non tutti i virus sono minuscoli.
{{{sourceTextContent.description}}}
I grandi virus, soprattutto quelli della famiglia dei virus a DNA nucleocitoplasmatici di grandi dimensioni, possono integrare il loro genoma in quello del loro ospite - cambiando drasticamente la composizione genetica di quell'organismo. Questa famiglia di virus del DNA, altrimenti noti come virus "giganti", è conosciuta negli ambienti scientifici da molto tempo, ma la misura in cui essi colpiscono gli organismi eucarioti è stata avvolta nel mistero - fino ad ora.
"I virus hanno un ruolo centrale nell'evoluzione della vita sulla Terra. Un modo in cui modellano l'evoluzione della vita cellulare è attraverso un processo chiamato endogenization, dove introducono nuovo materiale genomico nei loro ospiti. Quando un virus gigante si endogenizza nel genoma di un'alga ospite, crea un'enorme quantità di materia prima con cui l'evoluzione può lavorare", ha detto Frank Aylward, professore assistente presso il Dipartimento di Scienze Biologiche del Virginia Tech College of Science e affiliato del Global Change Center ospitato nel Fralin Life Sciences Institute.
Mohammad 'Monir' Moniruzzaman, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Aylward, studia gli elementi virali endogeni, che sono frammenti o intere sequenze di DNA virale grezzo che sono stati inseriti nel genoma dell'ospite infetto.
Insieme, Aylward e Moniruzzaman hanno recentemente scoperto che gli elementi virali endogeni che hanno origine da virus giganti sono molto più comuni nelle alghe verdi clorofite di quanto si pensasse.
I loro risultati saranno pubblicati oggi (18 novembre 2020) su Nature.
Le clorofite, un gruppo di alghe verdi, sono un importante gruppo di organismi fotosintetici che sono alla base della catena alimentare in molti ecosistemi e producono enormi quantità di cibo e ossigeno in tutto il pianeta. Le clorofite prosperano nei nostri laghi e stagni - e le loro dinamiche con virus giganti così come la loro storia evolutiva unica, sono state al centro delle ricerche di Aylward e Moniruzzaman.
Le alghe clorofite sono parenti stretti delle piante terrestri e lo studio delle loro interazioni con i virus giganti può far luce sui ruoli che i virus hanno svolto durante la prima evoluzione delle piante.
"Ora sappiamo che gli elementi virali endogeni sono comuni a tutte le clorofite, il che fa pensare che anche le piante possano interagire con questi virus giganti. Ci sono alcuni dati che suggeriscono che alcune piante primitive, come muschi e felci, hanno sperimentato questi eventi di endogenizzazione nel corso della linea temporale evolutiva. Ma non siamo esattamente sicuri della portata di questo fenomeno in altre piante primitive", ha detto Moniruzzaman, il primo autore di questo articolo pubblicato.
Per saperne di più sulla prevalenza di elementi virali endogeni nelle alghe, Moniruzzaman e Aylward hanno eseguito un'analisi bioinformatica sui genomi sequenziati di diversi gruppi di alghe.
Hanno scoperto che 24 dei 65 genomi che sono stati analizzati avevano alcuni tipi di firme virali nei loro genomi, che hanno avuto origine dall'endogenizzazione ripetuta di virus distinti. In un organismo algale, Tetrabaena socialis, i ricercatori hanno scoperto che circa il 10 per cento dei suoi geni ha avuto origine da un virus della famiglia dei virus del DNA nucleocitoplasmatici di grandi dimensioni.
Sebbene l'endogenizzazione dei virus sia stata ben studiata, gli studi sono stati per lo più limitati a piccoli virus RNA, come il virus dell'immunodeficienza umana (HIV), il retrovirus responsabile della sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS).
Lo studio di Aylward e Moniruzzaman è uno dei primi a mettere sotto i riflettori i grandi virus eucariotici del DNA, che segna un importante cambiamento nel campo.
Immagine micrografica elettronica di un AaV, un virus gigante che infetta e uccide un'alga unicellulare che causa la fioritura di alghe dannose. I virus giganti che appartengono allo stesso gruppo dell'AaV possono inserire frequentemente i loro genomi nei genomi dei loro ospiti. Immagine per gentile concessione di Chuan Xiao e Yuejiao Xian, Università del Texas a El Paso; Steven W. Wilhelm e Eric R. Gann, Università del Tennessee, Knoxville.
"Questi grandi elementi virali endogeni sono molto più comuni di quanto si pensasse. Ora che abbiamo un'analisi sistematica, altri ricercatori cominceranno davvero a prestare attenzione. Questo studio dimostra che gli elementi virali endogeni sono abbastanza comuni, e quindi potrebbe essere un meccanismo comune dell'evoluzione del genoma. Penso che questi risultati amplieranno il nostro punto di vista sul ruolo dei virus giganti come semplici agenti di mortalità dell'ospite ad attori significativi nell'evoluzione del genoma dell'ospite", ha detto Moniruzzaman.
Ora che Moniruzzaman e Aylward hanno confermato che l'endogenizzazione sta avvenendo in virus più grandi, si chiedono quali condizioni stanno causando questi virus per iniettare EVE nelle alghe verdi in primo luogo - e perché i padroni di casa non mostrano alcun segno di rigetto.
"Non sappiamo quale sia il meccanismo o come venga mantenuto il DNA, ma è possibile che l'endogenizzazione sia un processo casuale, quasi accidentale. E una volta che il DNA virale è endogenizzato, può alterare la dinamica evolutiva dell'ospite, e che potrebbe influenzare ulteriormente l'evoluzione di quel lignaggio", ha detto Aylward.
L'idea che ci sia una relazione potenzialmente benefica in gioco tra l'ospite e il suo virus è di particolare interesse per Moniruzzaman.
"Ci potrebbe essere una ragione per cui l'ospite mantiene questi genomi virali al loro interno. Non è che questi geni virali stiano facendo sì che gli ospiti non abbiano successo o non riescano a sopravvivere nell'ambiente. Quindi questo è il punto: gli elementi virali endogeni sono benefici per l'ospite? E come ci entrano e come ci rimangono?" chiese Moniruzzaman.