Pandoravírus – gigantický vírus s najväčším genómom

Pandoravírus: gigantický vírus s najväčším genómom (2,5 Mb), 93 % neznámych génov a záhadný pôvod — odhaľte objavy, infekciu améb a dôsledky pre evolučnú biológiu.

Pandoravírus je rod veľmi veľkých vírusov. Majú najväčšie genómy zo všetkých vírusových rodov. Podobne ako ďalšie veľké vírusy Mimivirus, Pithovirus a Megavirus, aj Pandoravirus infikuje améby. Jeho genóm s 1,9 až 2,5 megabázami DNA je dvakrát väčšší ako genóm Megavírusu. Od ostatných veľkých vírusov sa výrazne líši vzhľadom a štruktúrou genómu.

Hoci kapsida pithovírusu je o 50 % väčšia, pandoravírus má najväčší genóm zo všetkých vírusov (2,5 milióna párov báz).

Približne 93 % génov pandoravírusov nie je známych zo žiadnych iných mikróbov. To viedlo niektorých vedcov k návrhu, že vírus patrí do "štvrtej oblasti", okrem baktérií, archeí a eukaryotov. Vírusy ako celok sa nepovažujú za súčasť týchto troch domén, ale niektorí biológovia ich v minulosti navrhovali ako jednu z nich.

Objav a známe druhy

Pandoravírus bol objavený v roku 2013 a prvými popísanými druhmi sú Pandoravirus salinus a Pandoravirus dulcis. P. salinus bol izolovaný z morské sedimentu pri pobreží Chile, zatiaľ čo P. dulcis pochádza z sladkovodného jazierka v Austrálii. Tieto nálezy rozšírili poznanie o veľkosti a rozmanitosti vírusov, ktoré dokážu infikovať jednobunkové eukaryoty.

Morfológia a životný cyklus

Vírusové častice (virióny) pandoravírusov sú netypického tvaru — majú podlhovastý, amphora‑pripomínajúci vzhľad s dĺžkou približne 1 mikrometra, čo ich radí medzi najväčšie známe vírusy viditeľné aj v bežnom svetelnom mikroskope. Nepodobajú sa klasickým icosahedrálnym kapsidám niektorých iných veľkých vírusov. Virión má na jednom konci otvor alebo „osterio“ (prístupný pri vstupe do bunky).

Infekcia prebieha väčšinou cez fagocytózu alebo iné mechanizmy, pri ktorých améba pohlcuje virión. Po vstupe do bunky sa genóm uvoľní a vírus založí tzv. „virové fabriky“ v cytoplazme — špecializované oblasti, kde prebieha transkripcia, replikácia a skladanie nových viriónov. Nakoniec bunka praskne a uvoľní novú generáciu vírusov, ktoré môžu infikovať ďalšie hostiteľské améby.

Genóm a jedinečnosť génov

Genóm pandoravírusov je dvojvláknová DNA s veľkosťou v rozmedzí približne 1,9–2,5 Mbp (milióny párov báz), čo je v vírusovom svete extrémne veľa. Analýzy ukázali, že približne 90–93 % kódovaných génov sú tzv. ORFans — gény bez rozpoznateľných homologov v databázach známych baktérií, archeí, eukaryotov či iných vírusov. To komplikuje funkčnú anotáciu a naznačuje buď doteraz nepoznanú evolučnú históriu, alebo rozsiahlosť horizontálnych transferov a špecifickej evolúcie v rámci hostiteľov.

Evolučný význam a debata o "štvrtej doméne"

Nález pandoravírusov vyvolal diskusiu o pôvode niektorých veľkých DNA vírusov. Niektorí vedci navrhli, že by veľmi veľké a genómovo komplexné vírusy mohli predstavovať samostatnú «štvrtú doménu» života, oddelenú od baktérií, archeí a eukaryotov. Väčšina odborníkov je ku takejto interpretácii opatrná alebo ju odmieta — argumentuje sa, že vírusy majú iný spôsob evolučnej dynamiky (napr. časté horizontálne prenosy génov, vysoký podiel ORFans) a že neplnia všetky kritériá, ktoré sa štandardne používajú pri definovaní domén života. Dôležité je tiež rozlíšiť hypotézy o pôvode génov pandoravírusov od rýchlych záverov o ich taxonomickom postavení.

Výskum, riziká a potenciál

Pandoravírusy sú predmetom základného výskumu predovšetkým pre ich význam pri štúdiu evolúcie génomov, mechanizmov replikácie veľkých vírusov a interakcií s amébami. Neexistujú dôkazy, že by pandoravírusy predstavovali hrozbu pre ľudí alebo zvieratá — sú známe hlavne ako patogény jednobunkových eukaryotov (améb).

Pre vedu majú hodnotu ako modely na skúmanie originality génov, génovej regulácie pri veľkom genóme a možností horizontálnych prenosov. Ich neobvyklé genómy môžu tiež odhaliť nové biologické mechanizmy, ktoré by mohli mať aplikácie v biotechnológiách alebo syntetickej biológii, ak sa nájdu použiteľné funkcie.

Záver

Pandoravírusy sú jedným z najpozoruhodnejších príkladov extrémnej vírusovej diverzity — kombinujú obrovské virióny s rekordne veľkými DNA genómami a vysokým podielom génov bez známych homologov. Objavili nové otázky o evolúcii, pôvode génov a hraniciach medzi vírusmi a bunkovými formami života. Hoci sú interpretácie niektorých nálezov stále predmetom diskusií, pandoravírusy nepochybne rozširujú naše chápanie toho, čo vírusy dokážu a akú rozmanitosť môžu predstavovať v biosfére.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to pandoravírus?

Otázka: Aká je veľkosť genómu pandoravírusu?

Otázka: Aký typ buniek infikuje Pandoravirus?

Otázka: Ako sa genóm Pandoravírusu líši od iných veľkých vírusov?

Otázka: Aké percento génov Pandoravírusu nie je známe z iných mikróbov?

Otázka: Čo je navrhovaná "štvrtá oblasť", do ktorej podľa niektorých vedcov patrí Pandoravirus?

Otázka: Sú vírusy považované za súčasť troch domén života?

Hľadajte podľa písmena