Le monde fascinant de Phage G
Explore les merveilles et les mystères de Phage G, un virus géant unique.
Andra Buchan, Stephanie Wiedman, Kevin Lambirth, Madeline Bellanger-Perry, Jose L. Figueroa III, Elena T. Wright, Patil Shivprasad Suresh, Qibin Zhang, Julie A. Thomas, Philip Serwer, Richard Allen White III
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Table des matières
- La Naissance du Phage G
- Variants et Culture du Phage G
- Caractéristiques Unusual du Génome du Phage G
- Le Cas des Discrépances Mystérieuses
- Un Regard Plus Approfondi sur la Structure et les Voisins du Phage G
- La Vie Double du Phage G
- Annotations et Comparaisons du Génome
- Le Rôle de la Méthylation
- Propriétés Biophysiques du Phage G
- La Fonctionnalité du Phage G
- L'Avenir de la Recherche sur le Phage G
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Les Phages, ou bactériophages, sont des virus minuscules qui ciblent les bactéries. On peut les trouver presque partout, des sources chaudes à nos propres intestins. Malgré leur abondance et leur diversité, la plupart des phages sont assez petits, avec des Génomes (l’ensemble complet des gènes) souvent inférieurs à 200 000 paires de bases. Cependant, un type de phage particulièrement intéressant est connu sous le nom de mégaphages. Ces super-héros du monde des phages ont des génomes beaucoup plus grands, mesurant plus de 500 000 paires de bases.
Le plus grand phage découvert jusqu'à présent, connu sous le nom de Mar_Mega_1, a récemment été trouvé dans les eaux autour de Plymouth Sound, au Royaume-Uni. Malgré leur taille impressionnante, la culture des mégaphages s'est avérée être un défi. Au cours des 50 dernières années, seul un mégaphage, appelé Phage G, a été isolé et cultivé avec succès en laboratoire.
La Naissance du Phage G
Le Phage G est entré pour la première fois sous les projecteurs scientifiques au laboratoire Donelli à Rome en 1968. C'était une époque d'exploration, et Phage G ne faisait pas exception. Bien que sa source originale soit un mystère, il a été établi que le Phage G infecte une bactérie appelée Lysinibacillus. Dans les années 1970, il a été transmis à un autre laboratoire à Washington, où il a continué d'attirer l'attention.
Avançons jusqu'en 2020, un laboratoire a découvert l'importance du Phage G en l'utilisant comme référence pour l'imagerie d'autres phages. Ce labo, connu pour imager des milliers de phages, a décidé de donner des échantillons de Phage G à une collection pour des études futures. Cette donation a ouvert la porte à de nombreuses nouvelles enquêtes.
Variants et Culture du Phage G
Le Phage G a plusieurs souches qui ont été cultivées au fil des ans. La première souche, connue sous le nom de souche sauvage de l'Université du Texas, a été envoyée à plusieurs équipes de recherche. Fait intéressant, un groupe de recherche a découvert qu'une variante de cette souche se développait mieux dans les liquides que l'original, suggérant qu'un changement spontané avait eu lieu.
Cette découverte a conduit à une quête pour comprendre les changements génétiques survenus dans le Phage G au cours de ses 50 années d'étude. Les chercheurs ont décidé de séquencer les génomes de plusieurs souches pour voir ce qui avait changé.
Caractéristiques Unusual du Génome du Phage G
L'ADN du Phage G a des caractéristiques curieuses. L'analyse en laboratoire a révélé que son ADN est à la fois grand et complexe, mesurant environ 499 000 paires de bases, ce qui est environ trois fois plus grand que beaucoup de phages typiques. Le génome est aussi riche en gènes "hypothétiques", ce qui signifie que beaucoup de ses fonctions restent un mystère.
Les tests génétiques ont montré que différentes variantes de Phage G apparaissaient presque identiques les unes aux autres, avec des différences de moins de 0,1%. Cependant, il y avait quelques petits changements qui pourraient éclairer la façon dont le phage s'est adapté au fil des ans.
Le Cas des Discrépances Mystérieuses
L'une des choses les plus déroutantes à propos du Phage G est la différence entre la taille de son génome connue et ce que les scientifiques trouvent lorsqu'ils effectuent des tests comme l'électrophorèse en champ pulsé. Cette confusion suggère qu'il pourrait y avoir des modifications dans l'ADN qui affectent son comportement lors des expériences.
Les chercheurs travaillent encore pour résoudre ce mystère. Ils soupçonnent que le haut niveau de modifications chimiques de l'ADN pourrait être le coupable qui cause différents résultats expérimentaux.
Un Regard Plus Approfondi sur la Structure et les Voisins du Phage G
Le Phage G appartient à une famille connue sous le nom de Myoviridae, reconnue pour une structure unique qui ressemble à un petit vaisseau spatial. Sa tête mesure environ 180 nanomètres, et sa queue s'étend encore 450 nanomètres pour atteindre une longueur totale d'environ 630 nanomètres.
En comparant le Phage G à son proche parent, le phage Moose W30-1, les scientifiques ont découvert que même avec quelques similitudes significatives, le phage Moose W30-1 avait moins de gènes et une taille plus petite. Cela indique que le Phage G a peut-être évolué ses caractéristiques uniques après s'être séparé de ses parents.
La Vie Double du Phage G
Le Phage G a un mode de vie intéressant : il est classé comme "tempéré", ce qui signifie qu'il peut choisir soit de détruire immédiatement ses bactéries hôtes, soit de vivre paisiblement avec elles. Cependant, malgré les prédictions suggérant qu'il pourrait être tempéré, il n'y a eu aucune preuve observée de ce comportement dans la nature pendant de nombreuses décennies.
Notamment, le Phage G porte des gènes qui pourraient l'aider à persister dans son hôte, ce qui pourrait suggérer qu'il a quelques astuces dans sa manche en matière de survie.
Annotations et Comparaisons du Génome
Lorsque les chercheurs ont analysé le génome du Phage G, ils ont trouvé que beaucoup de ses cadres de lecture ouverts – essentiellement les segments d'ADN pouvant produire des protéines – sont encore non caractérisés. Ils ont souligné que 66% de ses gènes n'ont pas de fonction connue.
Pour vous donner une idée, si le Phage G était un personnage de film, la plupart de son histoire resterait un mystère, faisant de lui une vraie énigme dans le monde viral.
Méthylation
Le Rôle de laLa méthylation est un processus qui joue souvent un rôle dans la régulation de l'expression des gènes. Dans le cas du Phage G, les chercheurs ont trouvé qu'une partie significative du génome est décorée de ces groupes méthyles, ce qui pourrait influencer son fonctionnement.
Ce haut niveau de méthylation pourrait expliquer les défis auxquels les scientifiques font face lorsqu'ils essaient de cloner ou de manipuler le Phage G en laboratoire. La nature collante de ces modifications peut rendre difficile pour les chercheurs d'obtenir une vue claire sur la génétique du phage.
Propriétés Biophysiques du Phage G
Le Phage G n'est pas qu'un joli visage ; il a des propriétés intéressantes. Les scientifiques ont effectué des tests pour déterminer comment il réagit aux changements de température et de pH. Ils ont découvert que certaines variantes du Phage G montraient une résilience à des températures élevées. Cependant, lorsque confronté à des conditions extrêmes, même le Phage G a du mal à survivre, ce qui rappelle que tous les héros ne portent pas de capes.
Dans l'ensemble, les comportements du phage sous stress éclairent son comportement dans des environnements naturels. Comprendre ces propriétés pourrait aider les scientifiques qui souhaitent utiliser le Phage G dans des applications comme la lutte contre les infections bactériennes.
La Fonctionnalité du Phage G
Bien que beaucoup reste inconnu, les chercheurs ont commencé à assembler les rôles potentiels des gènes du Phage G. Ils ont découvert une gamme de caractéristiques qui suggèrent qu'il pourrait avoir la capacité de lutter contre divers stress, de se répliquer efficacement et même d'échapper aux réponses immunitaires de l'hôte.
Il est probable que certains gènes du Phage G remplissent des fonctions similaires à celles trouvées chez son hôte bactérien. Cela signifie que le Phage G aurait pu emprunter des compétences à Lysinibacillus, améliorant sa capacité à survivre et à prospérer.
L'Avenir de la Recherche sur le Phage G
Bien que la communauté scientifique ait fait des progrès significatifs dans la découverte des mystères entourant le Phage G, il reste encore beaucoup de travail à faire. Les recherches futures pourraient se concentrer sur l'exploration plus approfondie de ses gènes uniques, tester sa capacité à traiter des infections et découvrir d'autres surprises que ce mégaphage pourrait receler.
Étant donné les tendances actuelles en microbiologie et l'intérêt croissant pour la thérapie par phages comme alternative aux antibiotiques, le monde est impatient d'entendre davantage sur ce géant viral intrigant.
Conclusion
Le Phage G se démarque comme un exemple fascinant de diversité et de complexité virales. Avec sa longue histoire et ses nombreuses caractéristiques intéressantes, ce phage captive non seulement la communauté scientifique, mais offre aussi un aperçu du monde caché des virus qui prospèrent autour de nous.
Alors que les chercheurs continuent de démêler les complexités du Phage G, qui sait ce qu'ils pourraient découvrir ? Peut-être que d'autres mystères feront surface, ajoutant une autre couche à l'histoire de ce virus remarquable.
Donc, en regardant vers l'avenir, on ne peut qu'espérer que le Phage G continue de briller comme un phare de découverte dans le paysage en constante évolution de la microbiologie. Et qui sait, peut-être qu'un jour, nous saurons enfin ce qui fait bouger le Phage G.
Source originale
Titre: Unlocking the genomic repertoire of a cultivated megaphage
Résumé: Megaphages are bacteriophages (i.e., phages) with exceptionally large genomes that are ecosystem cosmopolitans, infect various bacterial hosts, and have been discovered across various metagenomic datasets globally. To date, almost all megaphages have evaded cultivation, with only phage G being in active culture for over 50 years. We examined with multiomics this five decades long cultivated history from nine different laboratories with five different lab variants to the modern era. In this work, we resolved the five complete phage G genomes, the particle proteome, de novo methylome, and used artificial intelligence (AI) to annotate the genome of phage G. Phage G is one of the largest phages with a size of >0.6 {micro}m, about half the width of the host cell, and a 499 kbp, non-permuted, linear genome that has, uniquely among known phages, two pairs of ends. Its closest known relative is Moose phage W30-1 which was metagenomically assembled without cultivation from a moose rumen sample. Phage G has >650 protein-coding open reading frames (ORFs), with >65% being hypothetical proteins with no known function, with the rest of the genome geared towards nucleic acid replication (e.g., helicases, polymerases, endonucleases) and are structural in nature (e.g., capsid, tail, portal, terminase). The genome encodes a 35 kbp stretch with 66 ORFs without any known functional homology, a cryptic genomic region that is roughly the size of phage lambda. Phage G has an expansive repertoire of auxiliary metabolic genes (AMGs) acquired from its bacterial host, including a phoH,ftsZ,UvsX/RecA-like, gyrA, gyrB,and DHFR. Furthermore, AMGs discovered in phage G could manipulate host sporulation (sspD, RsfA, spoK) and antiviral escape genes (e.g., anti-CBass nuclease and Anti-Pycsar protein). Phage proteomics found >15% of the protein ORFs were present in either the wild-type or mutant variants of phage G, including genes involved in replication (e.g.,UvsX/RecA-like), host sporulation, as well as structural genes (e.g., capsid, tail, portal). The methylome of phage G was localized to the cryptic region with limited functional homology, with supervised machine learning (i.e., HMMs) was unable to resolve this region, but was resolved with protein structural AI. This cryptic region was a hot spot for methylation at 32%, where many of the functions of the ORF are still unknown. Our study represents a doorway into the complexity of the genomic repertoire of the only cultivated megaphage, highlighting five decades of continuous cultivation for the first time.
Auteurs: Andra Buchan, Stephanie Wiedman, Kevin Lambirth, Madeline Bellanger-Perry, Jose L. Figueroa III, Elena T. Wright, Patil Shivprasad Suresh, Qibin Zhang, Julie A. Thomas, Philip Serwer, Richard Allen White III
Dernière mise à jour: 2024-12-20 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628780
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628780.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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