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A Ameaça do Herpesvírus Ostreid 1 para Moluscos

OsHV-1 traz riscos significativos para a aquicultura e os ecossistemas aquáticos.

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Ostreid herpesvirus 1, ou OsHV-1, é um vírus que ataca animais invertebrados como vieiras, mariscos e ostras. Esse vírus é uma grande ameaça para a aquicultura, provocando altas taxas de mortalidade nesses bichos. Ele se espalha fácil e consegue sobreviver no ambiente, o que torna difícil de controlar.

Desde 2012, várias mortes em mariscos Arc na China foram ligadas ao OsHV-1. Na França, uma versão específica desse vírus também causou mortes em ostras jovens, trazendo grandes problemas financeiros e sociais. Recentemente, cientistas encontraram outros vírus relacionados nas águas costeiras, levantando preocupações de que um dia eles poderiam infectar humanos também.

Pra enfrentar os desafios do OsHV-1, os cientistas precisam entender melhor como o vírus se replica e interage com seus hospedeiros. Eles acham que estudar o comportamento do vírus em um nível molecular é crucial pra encontrar formas de combatê-lo. Um método eficaz é usar diversas técnicas avançadas (chamadas de 'ômicas') pra coletar dados sobre o ciclo de vida do vírus.

O Processo de Infecção

Pesquisadores estudaram como o OsHV-1 infecta mariscos e ostras usando métodos de sequenciamento antigos e modernos. Após o primeiro surto registrado na França, os cientistas sequenciaram todo o genoma do OsHV-1 pra categorizá-lo com outros herpesvírus. Eles descobriram que é bem diferente de outros herpesvírus conhecidos, levando à criação de uma nova família chamada Malacoherpesviridae, que agora inclui outro vírus que afeta caracóis.

Apesar dessas informações, a origem evolutiva da Malacoherpesviridae e sua conexão com vírus que infectam vertebrados ainda não estão claras. Estudos iniciais usando um mapeamento genômico de baixa cobertura revelaram que o vírus tem um conjunto de genes mais complexo do que se pensava antes. Avanços recentes em tecnologias de sequenciamento de leitura longa facilitaram o estudo de genomas virais tão complexos.

Pra aprender mais sobre o OsHV-1, os cientistas coletaram amostras de RNA de mariscos infectados e as sequenciaram. Esse estudo focou em entender a atividade do vírus, incluindo como ele interage com as defesas antivirais do marisco. Os pesquisadores encontraram vários pontos de início e fim de transcrição, sugerindo que o vírus tem uma forma complexa de passar suas instruções genéticas.

Coleta e Análise de Dados

Os cientistas injetaram tecidos infectados em mariscos selvagens e coletaram amostras em vários momentos pra analisar os níveis de RNA e Proteínas virais. Eles descobriram que o RNA do vírus era quase indetectável até 24-36 horas após a infecção, após o que aumentou significativamente. Esse tempo coincide com o início das mortes nos mariscos.

Durante seus experimentos, eles geraram milhões de sequências de RNA longo. A maioria dessas sequências foi categorizada como relevante para o marisco ou para o vírus. Dados de espectrometria de massa depois confirmaram a presença de um pequeno número de proteínas virais, indicando a presença bem-sucedida do vírus durante as observações clínicas.

A análise das sequências de RNA mostrou que o OsHV-1 produz muitos transcritos. Ao identificar onde esses transcritos começam e terminam, os pesquisadores criaram uma referência abrangente para estudos futuros. Eles observaram que alguns transcritos eram mais longos que outros, indicando uma mistura de moléculas de RNA completas e mais curtas, incompletas.

Complexidade do Transcriptoma

Um total de mais de um milhão de sequências de RNA relacionadas ao OsHV-1 foram documentadas. Essas sequências revelaram 292 pontos de início de transcrição e 201 pontos de fim, levando à identificação de 2.274 transcritos potenciais. Alguns desses foram confirmados como verdadeiras mensagens de RNA, enquanto outros pareciam ser não codificantes. A pesquisa também destacou que muitos transcritos associados a esse vírus poderiam codificar várias proteínas ao mesmo tempo.

A equipe identificou diferentes tipos de moléculas de RNA do OsHV-1, incluindo aquelas que não codificam proteínas. Eles também reconheceram que certos genes foram copiados várias vezes, produzindo vários tipos de RNA a partir da mesma região genética. Isso destaca a capacidade do vírus de produzir um conjunto diversificado de proteínas que pode ajudá-lo a prosperar em ambientes desafiadores.

A distribuição dos comprimentos nas sequências de RNA indicou uma tendência, com a maioria delas se agrupando em tamanhos específicos. Esse padrão ajudou os pesquisadores a entender quais porções do genoma viral estavam ativamente transcritas em diferentes momentos durante a infecção.

Expressão Gênica em Estágios Iniciais e Tardios

Analisando dados de RNA coletados em vários momentos, os cientistas conseguiram ver quais genes virais estavam ativados em diferentes estágios da infecção. Eles descobriram que, conforme a infecção progredia, havia uma diferença clara em quais transcritos eram mais abundantes.

Durante a infecção inicial, genes específicos responsáveis por construir a camada externa do vírus e replicar o genoma viral começaram a mostrar atividade. No entanto, muitos dos genes expressos em vários estágios não tinham funções conhecidas, indicando que ainda há muito a aprender sobre como o vírus opera.

Os pesquisadores também encontraram uma conexão entre os níveis de expressão dos genes virais e a presença das proteínas virais identificadas através da espectrometria de massa. Os dados sugeriram que algumas das proteínas virais mais abundantes eram cruciais para formar a estrutura do vírus e ajudar em sua replicação.

Entendendo a Formação do Capsídeo

A formação da casca externa do vírus (o capsídeo) é vital para sua capacidade de infectar novos hospedeiros. Os pesquisadores examinaram diferentes genes envolvidos na construção dessa estrutura. Eles descobriram que vários transcritos estavam envolvidos em codificar proteínas necessárias para a montagem e maturação do capsídeo.

Através de seus estudos, eles notaram que as proteínas que afetam a estrutura do capsídeo foram encontradas em quantidades variadas. Isso sugere que desempenham papéis específicos no ciclo de vida do vírus. Os pesquisadores observaram que os níveis de expressão de algumas dessas proteínas variavam significativamente, indicando um sistema de regulação complexo que garante que o vírus possa criar novas partículas infecciosas de forma eficaz.

Eles também descobriram que algumas proteínas importantes estavam interligadas, significando que genes específicos podem trabalhar juntos durante o processo de formação de novas partículas virais. Essa relação é importante pra entender como o vírus consegue se montar e amadurecer com sucesso.

Edição Viral e Mecanismos de Defesa

A pesquisa também focou em como o vírus interage com a maquinaria celular do hospedeiro responsável por editar RNA. Uma proteína específica em mariscos, conhecida como ADAR, edita moléculas de RNA para se defender de vírus estrangeiros, e evidências sugerem que o OsHV-1 pode manipular esse sistema a seu favor.

Os pesquisadores identificaram várias edições feitas ao RNA viral enquanto ele era expresso dentro do marisco. Isso indica que o OsHV-1 se adaptou pra usar as capacidades de edição do hospedeiro pra alterar seu RNA, possivelmente melhorando sua capacidade de escapar das defesas do hospedeiro.

Descobriram que certas regiões do genoma viral foram fortemente editadas, enquanto outras exibiram mudanças mais moderadas. Essa mistura de padrões de edição aponta para uma interação sofisticada entre o vírus e a resposta imune do marisco, com o vírus capaz de modificar seu comportamento baseado nas defesas do hospedeiro.

Implicações e Pesquisa Futura

As informações obtidas ao estudar o OsHV-1 oferecem dados valiosos que podem ajudar a enfrentar os desafios das infecções virais em organismos marinhos. À medida que a aquicultura continua a crescer, entender como esses vírus operam e afetam seus hospedeiros é crucial pra desenvolver novas estratégias de manejo.

Os dados enfatizam a importância da exploração contínua das interações entre genomas virais e seus hospedeiros. Ao aprofundar nosso entendimento dessas relações, os cientistas podem criar abordagens direcionadas pra mitigar os impactos de vírus como o OsHV-1 em ecossistemas aquáticos e economias.

Estudos futuros devem se concentrar em detalhar os papéis dos vários genes identificados, especialmente aqueles com funções desconhecidas. Mais pesquisas sobre como o OsHV-1 manipula as defesas do hospedeiro nos levarão a entender melhor como proteger populações marinhas vulneráveis contra surtos devastadores.

Conclusão

O OsHV-1 é um exemplo significativo de um patógeno viral que afeta invertebrados, especialmente em ambientes de aquicultura. A extensa pesquisa realizada sobre esse vírus revela sua complexa composição genética e as interações intrincadas que ele tem com seu hospedeiro. Estudos contínuos continuarão a iluminar o comportamento viral e os mecanismos que ele usa pra sobreviver e prosperar, ajudando, em última análise, os esforços pra proteger as populações marinhas afetadas.

Fonte original

Título: Long-read transcriptomics of Ostreid herpesvirus 1 uncovers a conserved expression strategy for the capsid maturation module and pinpoints a mechanism for evasion of the ADAR-based antiviral defence

Resumo: Ostreid herpesvirus 1 (OsHV-1), a member of the family Malacoherpesviridae (order Herpesvirales), is a major pathogen of bivalves. However, the molecular details of the malacoherpesvirus infection cycle and its overall similarity to the replication of mammalian herpesviruses (family Orthoherpesviridae) remain obscure. Here, to gain insights into the OsHV-1 biology, we performed long read sequencing of infected blood clams, Anadara broughtonii, which yielded over one million OsHV-1 long reads. This data enabled the annotation of the viral genome with 78 gene units and 274 transcripts, of which 67 were polycistronic mRNAs, 35 ncRNAs and 20 natural antisense transcripts (NATs). Transcriptomics and proteomics data indicate preferential transcription and independent translation of the capsid scaffold protein as an OsHV-1 capsid maturation protease isoform. The conservation of this transcriptional architecture across Herpesvirales likely indicates its functional importance and ancient origin. Moreover, we traced RNA editing events using short read sequencing and supported the presence of inosine nucleotides in native OsHV-1 RNA, consistent with the activity of ADAR1. Our data suggests that, whereas RNA hyper-editing is concentrated in specific regions of the OsHV-1 genome, single nucleotide editing is more dispersed along OsHV-1 transcripts. In conclusion, we revealed the existence of a conserved pan-Herpesvirales transcriptomic architecture of the capsid maturation module and uncovered a transcription-based viral counter defence mechanism presumably facilitating the evasion of the host ADAR antiviral system. Author SummaryOstreid herpesvirus 1 (OsHV-1, family Malacoherpesviridae) is a major pathogen of bivalve species, causing devasting mortalities and substantial economic losses of aquaculture species. The divergence of OsHV-1 compared to more extensively studied mammalian herpesviruses (family Orthoherpesviridae) hampered the understanding of its biology. We performed a deep characterization of the OsHV-1 transcriptome based on long-read RNA sequencing produced from experimentally infected blood clams (Anadara broughtonii). Owing to the superior power of long read sequencing to disentangle overlapping transcript isoforms, we could reveal the complexity of the OsHV-1 transcriptome, composed of 274 transcripts. Despite the extensive divergence of OsHV-1 from vertebrate herpesviruses, we reported the presence of a pan-Herpesvirales transcriptomic architecture of the capsid maturation module, likely underpinning a conserved functional role in capsid assembly. Furthermore, we revealed the peculiar OsHV-1 transcriptomic patterns, presumably facilitating the evasion of the ADAR anti-viral defence system. In particular, OsHV-1 generates "molecular decoys" by co-expressing sense-antisense transcripts that sequester most ADAR RNA hyper-editing. Both these aspects support the existence of a functional role of "transcriptional architecture" in OsHV-1, contributing to a better understanding of the molecular behaviour of this virus.

Autores: Umberto Rosani, E. Bortoletto, X. Zhang, B.-W. Huang, L.-S. Xin, M. Krupovic, C.-M. Bai

Última atualização: 2024-05-03 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.03.592320

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.03.592320.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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