Mriyavirus : Une nouvelle classe de petits virus à ADN
Les mriyavirus nous plongent dans de nouvelles perspectives sur la diversité et l'évolution virales.
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Table des matières
Les Mriyaviruses représentent une nouvelle classe de virus qui sont liés à des virus plus gros et plus connus, en particulier ceux du phylum Nucleocytoviricota. Ces nouveaux virus ont des Génomes plus petits, allant de 35 à 45 kilobases (kb), bien plus petits que ceux de nombreux virus apparentés. Cette découverte élargit notre connaissance de la diversité virale et de la façon dont ces petits virus interagissent avec leurs hôtes.
C'est quoi les Mriyaviruses ?
Les Mriyaviruses sont un groupe de virus identifiés à partir de divers échantillons environnementaux. Ils se distinguent des autres membres de Nucleocytoviricota à cause de la taille réduite de leur génome. La découverte de ces virus a commencé avec des recherches pour trouver des protéines similaires à celles trouvées dans de plus grands virus déjà identifiés. Les recherches ont conduit à identifier deux groupes clés : le Yaravirus, qui infecte des amibes, et les virus endémiques de Pleurochrysis sp., qui infectent des haptophytes, un type d'algue.
Le nom "Mriyaviruses" vient du mot ukrainien "mriya", qui se traduit par "rêve". Ce nom reflète le statut novateur de ce groupe de virus au sein de la grande famille des Nucleocytoviricota.
Structure du génome et évolution
Les Mriyaviruses ont des génomes plus petits que la plupart de leurs proches. Alors que de grands virus peuvent avoir des génomes dépassant 2 500 kb, les Mriyaviruses possèdent des génomes beaucoup plus courts. Cela soulève des questions intéressantes sur la façon dont ces petits virus ont évolué.
Il semble que les Mriyaviruses émergent de virus plus grands par un processus de réduction. Cela signifie qu'ils proviennent probablement d'ancêtres plus gros et ont perdu de nombreux gènes au fil du temps. La recherche de virus apparentés a révélé que les Mriyaviruses partagent certaines protéines communes avec des virus plus grands, indiquant un lien évolutif étroit.
Découverte des Mriyaviruses
Les scientifiques ont commencé la recherche des Mriyaviruses en cherchant des protéines spécifiques appelées protéines majeures de capside (MCPs). Celles-ci sont importantes pour la capacité du virus à infecter les cellules hôtes. En utilisant diverses bases de données d'informations génétiques, les scientifiques ont identifié environ 2 000 séquences virales ressemblant aux MCPs de Yaravirus et des virus endémiques de Pleurochrysis sp.
À partir de ces données, les chercheurs ont créé un arbre phylogénétique, qui est un diagramme montrant les relations évolutives entre différentes espèces. Cet arbre a indiqué que les Mriyaviruses forment un groupe unique, distinct des autres virus connus.
Caractéristiques des Mriyaviruses
Les protéines codées par les Mriyaviruses montrent peu de similitude avec des protéines connues dans d'autres virus, suggérant que beaucoup de leurs fonctions sont encore mal comprises. Pourtant, certaines protéines semblent être conservées à travers différentes espèces de Mriyaviruses, ce qui signifie qu'elles jouent un rôle crucial dans la biologie du virus.
Les deux grandes catégories de Mriyaviruses identifiées sont Yaraviridae et Gamadviridae. La première inclut le Yaravirus connu précédemment, tandis que la seconde comprend le nouveau groupe connu sous le nom de Gamadviridae. Les génomes de ces virus présentent des caractéristiques uniques qui les aident à se distinguer des autres.
Réplication virale
Comprendre comment les Mriyaviruses se répliquent est essentiel pour comprendre leur biologie. Contrairement à d'autres virus dans le Nucleocytoviricota qui nécessitent des enzymes spécifiques pour la réplication, les Mriyaviruses semblent compter sur leurs cellules hôtes pour ce processus. Ils ne codent pas une ADN-polymerase dépendante de l’ADN, une enzyme couramment trouvée dans d'autres virus. Au lieu de cela, les Mriyaviruses ont une combinaison unique de protéines qui aident à leur réplication.
Notablement, tous les Mriyaviruses identifiés contiennent une HUH endonucléase, une enzyme qui semble jouer un rôle crucial dans leur processus de réplication. Cette enzyme est impliquée dans une méthode appelée réplication en cercle roulant, qui est différente de la façon dont de nombreux autres virus se répliquent.
Analyse des protéines
Les chercheurs ont mené une analyse détaillée des protéines pour comprendre les fonctions des protéines codées par les Mriyaviruses. Ils ont découvert 12 protéines conservées, ce qui signifie que ces protéines ont été trouvées dans presque tous les Mriyaviruses. Parmi celles-ci, cinq protéines se trouvent également dans d'autres membres du phylum Nucleocytoviricota, renforçant davantage le lien entre les Mriyaviruses et ce groupe plus large de virus.
L'étude a également révélé plusieurs protéines qui sont uniques aux Mriyaviruses, soulignant leur histoire évolutive distincte. Par exemple, la présence d'une protéine mineure de capside dans les gamadviruses indique une caractéristique structurelle unique non trouvée dans de nombreuses autres familles de virus.
Le rôle des Hélicases
Les Mriyaviruses contiennent des hélicases, des protéines essentielles qui aident à dérouler l'ADN pendant le processus de réplication. On observe deux principaux types d'hélicases dans les Mriyaviruses, identifiées comme Superfamille 3 (SF3) et Superfamille 2 (SF2). Ces hélicases jouent un rôle significatif dans la réplication du virus, bien que les mécanismes exacts soient encore à l'étude.
Fait intéressant, les hélicases des Mriyaviruses ne sont pas très similaires à celles des autres membres de Nucleocytoviricota. Cela suggère que les Mriyaviruses ont peut-être acquis ces protéines d'autres sources, possiblement des bactériophages ou d'autres éléments génétiques mobiles.
Études structurelles
Des études structurelles utilisant des techniques de modélisation avancées comme AlphaFold ont fourni des informations sur les structures protéiques des Mriyaviruses. Ces structures peuvent aider à prédire comment les protéines fonctionnent et interagissent entre elles et avec leurs hôtes. Par exemple, certaines protéines des Mriyaviruses montrent des similitudes structurelles étroites avec celles trouvées dans des virus plus grands, suggérant des fonctions similaires malgré la différence de taille.
Directions futures
Les Mriyaviruses ouvrent de nouvelles voies pour la recherche en virologie. Leurs caractéristiques distinctes et leur histoire évolutive suggèrent qu'ils pourraient être clés pour comprendre la diversité des virus au sein des Nucleocytoviricota et au-delà.
À mesure que les chercheurs continuent d'identifier de nouveaux virus à travers des études métagénomiques, il est probable que d'autres groupes similaires aux Mriyaviruses seront découverts. Cela aidera à combler les lacunes dans notre compréhension de l'évolution virale et des rôles écologiques que ces petits virus pourraient jouer dans leurs environnements.
Conclusion
En résumé, les Mriyaviruses ont été identifiés comme un groupe unique de petits virus à ADN liés au plus grand phylum Nucleocytoviricota. Leur structure, leurs mécanismes de réplication et leurs relations évolutives mettent en lumière la complexité de la diversité virale. La recherche en cours va encore révéler leurs rôles dans l'écosystème et leurs interactions avec divers hôtes, ce qui pourrait mener à des avancées significatives dans notre compréhension des virus.
Titre: Mriyaviruses: Small Relatives of Giant Viruses
Résumé: The phylum Nucleocytoviricota consists of large and giant viruses that range in genome size from about 100 kilobases (kb) to more than 2.5 megabases. Here, using metagenome mining followed by extensive phylogenomic analysis and protein structure comparison, we delineate a distinct group of viruses with double-stranded (ds) DNA genomes in the range of 35-45 kb that appear to be related to the Nucleocytoviricota. In phylogenetic trees of the conserved double jelly-roll major capsid proteins (MCP) and DNA packaging ATPases, these viruses do not show affinity to any particular branch of the Nucleocytoviricota and accordingly would comprise a class which we propose to name "Mriyaviricetes" (after Ukrainian Mriya, dream). Structural comparison of the MCP suggests that, among the extant virus lineages, mriyaviruses are the closest one to the ancestor of the Nucleocytoviricota. In the phylogenetic trees, mriyaviruses split into two well-separated branches, the family Yaraviridae and proposed new family "Gamadviridae". The previously characterized members of these families, Yaravirus and Pleurochrysis sp. endemic viruses, infect amoeba and haptophytes, respectively. The genomes of the rest of the mriyaviruses were assembled from metagenomes from diverse environments, suggesting that mriyaviruses infect various unicellular eukaryotes. Mriyaviruses lack DNA polymerase, which is encoded by all other members of the Nucleocytoviricota, and RNA polymerase subunits encoded by all cytoplasmic viruses among the Nucleocytoviricota, suggesting that they replicate in the host cell nuclei. All mriyaviruses encode a HUH superfamily endonuclease that is likely to be essential for the initiation of virus DNA replication via the rolling circle mechanism. ImportanceThe origin of giant viruses of eukaryotes that belong to the phylum Nucleocytoviricota is not thoroughly understood and remains a matter of major interest and debate. Here we combine metagenome database searches with extensive protein sequence and structure analysis to describe a distinct group of viruses with comparatively small genomes of 35-45 kilobases that appears to comprise a distinct class within the phylum Nucleocytoviricota that we provisionally named "Mriyaviricetes". Mriyaviruses appear to be the closest identified relatives of the ancestors of the Nucleocytoviricota. Analysis of proteins encoded in mriyavirus genomes suggest that they replicate their genome via the rolling circle mechanism that is unusual among viruses with double-stranded DNA genomes and so far not described for members of Nucleocytoviricota.
Auteurs: Eugene V. Koonin, N. Yutin, P. Mutz, M. Krupovic
Dernière mise à jour: 2024-02-29 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582850
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582850.full.pdf
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