O virófago Sputnik (do ruso cпутник, sputnik, "satélite") é un axente subviral que se reproduce en células de amebas que xa foron infectadas por outros determinados virus axudantes. O Sputnik usa a maquinaria do virus axudante para reproducirse (por si só non podería) e inhibe a replicación do virus axudante.
Os virus que, como o Sputnik, dependen da coinfección simultánea do hóspede con outro virus axudante denomínanse virus satélites. O Sputnik descubriuse en 2008 nunha mostra tomada dunha torre de refrixeración de París, e foi o primeiro virus satélite coñecido que inhibía a replicación do seu virus axudante e así actuaba como un parasito dese virus. Facendo unha analoxía co termo bacteriófago déuselle o nome de virófago.[1] De todos modos, o uso deste termo e a consideración dos virófagos como un tipo especial de virus satélites foi discutida.[2]
Na natureza o Sputnik multiplícase en especies de amebas do xénero Acanthamoeba, pero só se a ameba é infectada polo virus xigante mamavirus. O Sputnik emprega as proteínas do mamavirus para producir rapidamente copias de si mesmo.[1][3]
O mamavirus, coñecido formalmente como mimivirus de Acanthamoeba polyphaga (APMV), é un parente cercano do mimivirus, que xa se coñecía previamente. O mimivirus é un xigante do mundo dos virus; ten máis xenes que moitas bacterias e realiza funcións que normalmente só se dan en organismos celulares. O mamavirus é aínda máis grande ca o mimivirus, pero os dous son moi similares no feito de que forman grandes "factorías" virais e partículas virais complexas.[4] Porén, en certas condicións o Sputnik non pode producir novos virións dentro deses virus. Cando se cultivan mimivirus con amebas libres de xermes, prodúcense virións de mimivirus "pelados" que carecen das fibras de superficie características deste virus. Por razóns descoñecidas, o Sputnik non pode replicarse e non produce novos virións con este tipo de virus pelados.[5] O crecemento do virófago é deletéreo para o APMV e dá lugar a que este produza formas abortivas do APMV e ensamblaxes anormais das cápsides. Nun dos experimentos que se realizaron inoculando Acanthamoeba polyphaga con auga que contiña unha cepa orixinal de APMV, descubriuse que se acumulaban varias capas da cápside asimetricamente a un lado da partícula viral, o que facía que o virus non fose infectivo. O Sputnik fai diminuír o rendemento das partículas virais infectivas de APMV nun 70% e así reduce a lise das amebas a un terzo en 24 horas.[1]
O Sputnik ten un xenoma de ADN bicatenario que ten 18.343 pares de bases.[4] Contén xenes que lle permiten infectar aos tres dominios da vida: Eukarya, Archaea e Bacteria. Dos 21 xenes codificantes de proteínas preditos no seu xenoma, tres derivan aparentemente do propio APMV co que coinfecta, un é un homólogo dun xene de virus de arqueas, e catro son homólogos de proteínas de bacteriófagos e virus eucarióticos. Trece son xenes ORFos, o que significa que non teñen homólogos detectables nas bases de datos de secuencias actuais. Tres dos seus xenes foron comparados cun suposto complexo integrase, con homólogos en bacterias e arqueas. Carece de xenes que lle permitan a súa replicación autónoma. O xenoma do Sputnik ten un alto contido en AT (do 73%) similar ao do APMV.
Detectáronse outras proteínas homólogas no conxunto de datos ambientais do Global Ocean Survey, o que suxire que os virófagos poderían ser unha familia de virus actualmente descoñecida.
O Sputnik contén xenes que comparte co APMV. Estes xenes puido adquirilos despois da asociación do APMV co hóspede e a posterior interacción entre o virófago e o seu hóspede viral. A recombinación dentro da factoría viral puido ter orixinado o intercambio de xenes. O Sputnik é unha das probas máis convincentes de mestura de xenes e combinación entre virus.
A presenza destes xenes homólogos aos de mimivirus no Sputnik indica que a transferencia de xenes entre o Sputnik e o mimivirus pode ocorrer durante a súa coinfección en Acanthamoeba. Por tanto, hipotetízase que o virófago podería ser o vehículo que facilitase a transferencia lateral de xenes entre virus xigantes, os cales constitúen unha parte significativa da poboación de virus de ADN nos ambientes mariños. Ademais, a presenza de tres xenes APMV no Sputnik implica que a transferencia de xenes entre un virófago e un virus xigante é fundamental para a evolución viral.[6]
O virófago Sputnik é unha partícula de 74 nm de diámetro que ten unha simetría icosaédrica e dentro de cada unidade asimétrica da estrutura hai 4 e 1/3 capsómeros hexóns. No eixe ternario hai un hexón que dá lugar a 1/3 de hexón en cada unidade asimétrica.[7] Hai fibras flexibles similares a cogomelos que asoman en cada hexámero.[8] Cada unidade asimétrica tamén ten 1/5 de pentón que está en cada eixe de orde 5.[7] No medio dos pentámeros hai cavidades que poden permitir a entrada e saída de ADN.[8] O Sputnik ten un número de triangulación de 27 con 260 hexámeros e 12 pentámeros. Este virus ten 13 proteínas maiores da cápside e descubriuse recentemente que non ten envoltura, o que é o contrario do que previamente se informara.[7]
En 2011 describíronse dous novos virófagos: o virófago Mavirus que parasita ao xigante virus de Cafeteria roenbergensis,[9] e o virófago do Organic Lake, atopado no lago salgado antártico Organic Lake (lago Orgánico), que parasita a virus que atacan a algas.[10] No virus Lentille que infecta a Acanthamoeba polyphaga atopouse o virófago Sputnik 2.[11]
O virófago Sputnik (do ruso cпутник, sputnik, "satélite") é un axente subviral que se reproduce en células de amebas que xa foron infectadas por outros determinados virus axudantes. O Sputnik usa a maquinaria do virus axudante para reproducirse (por si só non podería) e inhibe a replicación do virus axudante.
Os virus que, como o Sputnik, dependen da coinfección simultánea do hóspede con outro virus axudante denomínanse virus satélites. O Sputnik descubriuse en 2008 nunha mostra tomada dunha torre de refrixeración de París, e foi o primeiro virus satélite coñecido que inhibía a replicación do seu virus axudante e así actuaba como un parasito dese virus. Facendo unha analoxía co termo bacteriófago déuselle o nome de virófago. De todos modos, o uso deste termo e a consideración dos virófagos como un tipo especial de virus satélites foi discutida.
Sputnik virofag (iz »virus« in grške besede φάγειν: phagein - žreti) je specifičen virus, ki je funkcionalno podoben bakteriofagom. Je subvirusni delec ikozahedralne oblike in ima premer okoli 50 nm. Virus se ne more razmnoževati v normalnih amebah, pač pa le v amebah, okuženih z drugimi virusi, pri čemer izrabijo njihove mehanizme razmnoževanja. Sputnik virofag ni podoben nobenim drugim virusom in tako verjetno predstavlja novo taksonomsko skupino virusov, s tem pa je tudi prvi odkriti predstavnik virofagov.[1][2] Z vidika okuženja drugih virusov bi se ga teoretično lahko izrabilo kot sredstvo za razvoj novih metod zdravljenja virusnih okužb.[3]
Genom virofaga predstavlja krožna dvojnoverižna DNK, velikosti 18.343 kbp. Le-ta vsebuje gene, ki nosijo zapis sposobnosti za okuženje vseh domen živih organizmov, tj. evkariontov, arhej in bakterij. Je asociiran z mamavirusom, novejšim sevom Acanthamoeba polyphaga mimivirusa (APMV). Virofag deluje destruktivno na APMV in povzroči nastanek nenormalne kapside (ovojnice) virusa, kar zmanjša njegovo sposobnost kužnosti.[1]
V genomu virofaga je bilo odkritih veliko homolognih genov, ki so prisotni tudi pri mimivirusu. Ena od verjetnih teorij je ta, da je prišlo do izmenjave genov med virofagom in gostiteljsko celico, potem ko je ta že bila okužena z APMV. Predvidevano je tudi to, da je bil virofag sredstvo za lateralni ali horizontalni prenos genov med večjimi virusi, ki predstavljajo znaten delež populacije DNK virusov v morskem okolju.[1]
Sputnik virofag (iz »virus« in grške besede φάγειν: phagein - žreti) je specifičen virus, ki je funkcionalno podoben bakteriofagom. Je subvirusni delec ikozahedralne oblike in ima premer okoli 50 nm. Virus se ne more razmnoževati v normalnih amebah, pač pa le v amebah, okuženih z drugimi virusi, pri čemer izrabijo njihove mehanizme razmnoževanja. Sputnik virofag ni podoben nobenim drugim virusom in tako verjetno predstavlja novo taksonomsko skupino virusov, s tem pa je tudi prvi odkriti predstavnik virofagov. Z vidika okuženja drugih virusov bi se ga teoretično lahko izrabilo kot sredstvo za razvoj novih metod zdravljenja virusnih okužb.
Mimivirus-dependent virus Sputnik
Синонимы Группа по БалтиморуI: дцДНК-вирусы
Вирофа́г Спу́тник[3] (англ. Mimivirus-dependent virus Sputnik, ранее Sputnik virophage) — субвирусный агент, который способен заражать клетки (амёб) исключительно в присутствии вируса-хозяина, которым может быть мамавирус[en] или другой мимивирус. Вирофаг Спутник также зависит от вируса-хозяина из-за отсутствия некоторых ферментов, ключевых для осуществления его жизненного цикла.
Вирофаг Спутник был открыт в 2008 году в клетках Acanthamoeba polyphaga, заражённых мимивирусом. Оказалось, что новый инфекционный агент может размножаться в клетках только в присутствии мимивируса[4].
В 2009 году с применением методов криоэлектронной микроскопии была разработана первая реконструкция трёхмерной структуры вирофага Спутник. Его частицы содержат икосаэдрический капсид, достигающий около 740 ангстрем (Å) в диаметре. Наиболее многочисленный белок в частице Спутника — главный белок капсида (англ. major capsid protein, MCP), который формирует гексагональную решётку на поверхности частицы. Капсомеры образуются при объединении тримеров MCP в псевдогексамерные и пентамерные структурные единицы, которые формируют наружную капсидную оболочку вириона. Толщина капсида составляет 75 Å, как и расстояние между соседними капсомерами (также 75 Å). Судя по всему, поверхность частицы покрыта выступами размером 55 Å, содержащими треугольную головку; выступы располагаются в центре каждой псевдогексамерной единицы. Хотя функция этих выступов неизвестна, высказываются предположения, что они участвуют в распознавании и прикреплении Спутника к гигантским вирусам, что позволяет вирофагу попасть в клетку-хозяина[5].
Пентармерные единицы, располагающиеся в вершинах капсида, не имеют выступов, но имеют полости в центре. Возможно, эти полости участвуют во входе или выходе ДНК[5].
Под капсидом в вирионе Спутника находится липидный бислой, причём липиды составляют от 12 до 24 % массы частицы, а главным липидным компонентом вириона является фосфатидилсерин. Липидная мембрана окружает ДНК Спутника, повышая её плотность, поэтому плотность ДНК в частице Спутника сопоставима с таковой у вирусов с гораздо бо́льшими геномами[5].
Как правило, хозяином вирофага Спутник является мамавирус, поражающий амёб. Однако Спутник может успешно коинфицировать амёбу Acanthamoeba castellani и вместе с мимивирусом. Циклы развития Спутника с мама- и мимивирусом в качестве вируса-хозяина схожи, однако мимивирус является менее предпочтительным хозяином. Спутник проявляет специфичность в отношении вируса-хозяина, то есть его хозяевами могут быть только мамавирус, мимивирус и подобные ему вирусы, а другие гигантские вирусы, также поражающие амёб, — не могут[6].
Спутник нередко обнаруживали связанным с поверхностными фибриллами мамавируса, и была предложена гипотеза, что Спутник попадает вместе с мамавирусом в одну и ту же эндоцитозную вакуоль амёбы. Экспериментальные данные свидетельствуют в пользу того, что такой же механизм (совместный эндоцитоз) работает и при заражении амёбы мимивирусом и Спутником[6].
Механизм, обеспечивающий проникновение генома Спутника в цитоплазму амёбы, ещё не описан, но, вероятно, он зависит от доставки генома мимивируса в цитоплазму. Когда мимивирус находится в эндосоме, то он выпускает свой геном в цитоплазму через туннель, который образуется при слиянии мембраны эндосомы и внутренней вирусной мембраны. По данным электронной микроскопии, после выхода в цитоплазму геном мимивируса окружён мембраной, предположительно образовавшейся из внутренней вирусной мембраны. Эта частица носит название вирусного кора, или вирусной фабрики[6].
Дочерние вирионы Спутника начинают отделяться от одного полюса вирусной фабрики мимивируса до начала отделения вирионов мимивируса. Однополярность сборки вирионов Спутника может объясняться наличием различных зон упаковки вирионов в вирусной фабрике. До выхода из клетки вирионы Спутника могут находиться в цитоплазме в свободном состоянии или накапливаться в вакуолях[6].
Спутник повышает выживаемость амёб при мамавирусной инфекции. Через 24 часа после введения только мамавируса лизируется около 92 % клеток в культуре амёб, а после введения мамавируса и Спутника — только 79 %[6].
Геном вирофага Спутник представляет собой кольцевую двуцепочечную ДНК, содержащую 18 343 пары оснований. Предсказано существование 21 белоккодирующего гена, их продукты имеют размер от 88 до 779 аминокислотных остатков. Доминирующими старт- и стоп-кодонами у Спутника служат AUG и UAA соответственно. В целом геном Спутника имеет организацию, сходную с организацией других вирусных геномов: открытые рамки считывания располагаются очень плотно, иногда между ними имеются небольшие перекрывания. Большая часть белоккодирующих генов Спутника (17 генов) находится на цепи положительной полярности[en]. Низкий GC-состав (27 %) сближает геном Спутника с геномами мамавируса и мимивируса. Кроме того, у Спутника имеет место предпочтение AT-содержащих кодонов[7].
Геном Спутника не кодирует собственной ДНК-зависимой РНК-полимеразы, поэтому он может использовать для транскрипции РНК-полимеразу мимивируса. Эта возможность подкрепляется наличием в геноме Спутника уникальной для мимивируса шпильки, выполняющей роль сигнала полиаденилирования, а также позднего мимивирусного промотора[8].
Наиболее многочисленным белком в частицах Спутника является главный капсидный белок. Были описаны ещё два белка, предположительно, выполняющие роль малых капсидных белков, которые N-ацетилированы по N-концу (эта модификация характерна для белков эукариот). Вирусные частицы Спутника содержат РНК всех генов, кроме РНК транспозазы, однако она всё-таки синтезируется в другой стадии инфекции[9].
Наличие последовательностей, родственных вирофагу Спутник, было показано в метагеномах, собранных из самых разнообразных сред обитания: морских и пресных вод, почвы, сточных вод и экстремальных местообитаний. Наибольшее количество таких последовательностей было обнаружено в озере Гатун — крупном искусственном водоёме, созданном в Республике Панама в начале XX века. В нём были обнаружены последовательности, очень точно соответствующие 7 генам Спутника. Кроме того, в нём были обнаружены разнообразные последовательности, близкие к генам мимивируса, так что и вирофаг, и его хозяин широко представлены в этом местообитании[10].
Сателлиты — это субвирусные агенты, размножение которых зависит от другого вируса. Поскольку для прохождения жизненного цикла вирофага Спутник необходим вирус-хозяин (мамавирус или мимивирус), то его можно считать сателлитом[11]. Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) по данным на 2015 год выделяет вирофаг Спутник в род Sputnikvirus, который вместе с другим вирофагом, чей геном представлен двуцепочечной ДНК, — род Mavirus — выделяется в семейство Lavidaviridae[12].
В марте 2011 года были описаны два других вирофага: Cafeteriavirus-dependent mavirus[en] (более известный как Mavirus virophage), использующий в качестве хозяина Cafeteria roenbergensis virus[en][13], а также вирофаг Organic Lake[en] (Organic Lake virophage), который обитает в солёном озере Organic Lake[en] в Антарктиде, а его хозяевами выступают вирусы, инфицирующие водоросли[14]. В 2014 году был описан вирофаг Замилон (Mimivirus-dependent virus Zamilon, ранее Zamilon virophage), поражающий вирусы семейства Mimiviridae[en][15]. Вирусы-хозяева всех известных к настоящему моменту вирофагов относятся к группе крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов. Описанные к настоящему моменту вирофаги имеют ряд гомологичных генов: семейство предполагаемых АТРаз, упаковывающих ДНК (FtsK-HerA), семейство предполагаемых ДНК-хеликаз/праймаз (HEL/PRIM), предполагаемая цистеиновая протеаза[en] (PRSC), предполагаемый MPC и предполагаемый малый капсидный белок (mCP)[16].
Вирофа́г Спу́тник (англ. Mimivirus-dependent virus Sputnik, ранее Sputnik virophage) — субвирусный агент, который способен заражать клетки (амёб) исключительно в присутствии вируса-хозяина, которым может быть мамавирус[en] или другой мимивирус. Вирофаг Спутник также зависит от вируса-хозяина из-за отсутствия некоторых ферментов, ключевых для осуществления его жизненного цикла.
Вирофаг Спутник был открыт в 2008 году в клетках Acanthamoeba polyphaga, заражённых мимивирусом. Оказалось, что новый инфекционный агент может размножаться в клетках только в присутствии мимивируса.
スプートニクヴィロファージ (Sputnik virophage) とは、ヴィロファージの1種。ウイルスのママウイルス (Mamavirus) に寄生し、ママウイルスの増殖を阻害する事から、片利共生しているサテライトウイルスとは異なる系統であると考えられ、初めてヴィロファージとして分類される種となった[1][2]。
スプートニクヴィロファージは、2008年にママウイルスと共に、冷却塔の水に生息している アカントアメーバの Acanthamoeba polyphaga から発見された。スプートニクヴィロファージはママウイルスの内部に入り込んでいる形で発見された。独立したビリオンを形成しているため、ママウイルスとは別の存在であるとみなされている。スプートニクヴィロファージの発見前、このようなウイルスに寄生するウイルスはサテライトウイルスとして知られている種があった。サテライトウイルスは自力で増殖する事が出来ず、同じ細胞内に別のヘルパーウイルスが存在する事で初めて増殖が可能なウイルスの総称である。サテライトウイルスはヘルパーウイルスを必要とするが、ヘルパーウイルスの増殖には悪影響を及ぼさないため、一方が益を得る片利共生の関係にあると言える。しかしスプートニクヴィロファージが存在するママウイルスは異常なビリオンを形成しやすく、結果的にママウイルスの増殖を阻害している。このような真の意味での寄生関係にあるウイルスは初めての発見であるため、サテライトウイルスとは別系統の種であると見なされ、ソビエト連邦が世界で初めて打ち上げた人工衛星であるスプートニク1号に因んで「スプートニク」と命名された[1]。「ヴィロファージ」は「ウイルス (Virus) 」にギリシャ語の「食べる」を意味する φάγειν をつなげた造語である。これは真正細菌に感染するウイルスの総称であるバクテリオファージに倣った命名である[2]。ヴィロファージは2013年現在で4種しか発見されておらず、語弊がない場合良く研究されている本種を指してヴィロファージと呼ぶ場合もある[3]。ただし、サテライトウイルスと真に別系統か否かは結論が出ていない[4]。
スプートニクヴィロファージの概観は50nmの正二十面体である[1]。ママウイルスはカプシド径750nm[3]という非常に巨大なウイルスであるため、スプートニクヴィロファージが何個も寄生している場合がある。外側は13個の主要なカプシドタンパク質で構成されており、エンベロープは持っていない。頂点に相当する部分は2本環状鎖DNAの出入り口となる穴が空いている。ゲノムは1万8343塩基対で構成されており[2]、恐らく21個のタンパク質をコードする遺伝子を持っている[1][5]。特徴的なのは、生物における3つのドメインである真核生物、真正細菌、古細菌のいずれにも感染する事の出来る遺伝子がコードされている事である。3個はミミウイルス由来の遺伝子であり、ウイルス同士の相互作用の結果を示す一例である。4個は真正細菌に感染するバクテリオファージと相同、1個は古細菌に感染するウイルスと相同である[1]。この事は、ヴィロファージが別の巨大なウイルスとの水平感染をする可能性を示している[1][2]。
スプートニクヴィロファージが寄生しているママウイルスが異常ビリオンを形成しやすくする理由は不明であるが、スプートニクヴィロファージはママウイルスのタンパク質を利用して自らを増殖している事が判明している。実験室における、A. polyphaga にスプートニクヴィロファージが寄生しているママウイルスを感染させた研究では、70%でママウイルスの粒子の収率が減少し、24時間で溶菌する A. polyphaga の数が3分の1となった[1]。
2012年に、1ヶ月用コンタクトレンズを3ヶ月にわたって使用し、アカントアメーバによる角膜炎を発症したフランス人から、スプートニクヴィロファージと似ているが別のゲノムを持つヴィロファージが発見され、スプートニクヴィロファージ2 (Sputnik virophage 2) という名称が付けられている[6]。
