Miért is lenne szüksége egy vírusnak immunrendszerre? Mert egyes vírusokat más vírusok fertőznek. S ez ellen a vírusoknak is védekezniük kell. Egy a baktériumoktól "ellesett" módszerrel védekezik Mimivírus a Zamilon nevű virofág ellen.
Óriás vírusok és vírusaik
Az első óriásvírust 2003-ban írták (Scola et al. 2003). A Mimivírusnak keresztelt vírus nevét a mikróbát mímelő (mimicking microbe) kifejezés rövidítéséből kapta. Tekintélyes, 1,2 millió bázispár hosszú genetikai állománya (Raoult et al. 2004) nagyobb, mint a legkisebb ismert baktériumoké. Jelenleg a legnagyobb ismert vírus a Pandóravírus (Philippe et al. 2013), amelynek genomja 1,9-2,5 millió bázispárból áll, ami 2500 gént kódol. Ezek az óriási vírusok nem csak abban különlegesek, hogy több génjük lehet, mint egy baktériumnak, hanem, hogy saját vírusaik vannak (La Scola et al. 2008). Ezeket a baktériumokat fertőző vírusok bakteriofág nevéhez analóg módon virofágoknak nevezzük. Bár minden vírusnak szaporodásához szüksége van egy gazdasejtre, de van olyan vírus, amely kizsákmányolja a másik vírust, ha már az amúgy is szépen megágyazott neki a sejten belül. Az elsőnek felfedezett Sputnik virofág önmagában képtelen szaporodni az amőbákban, de a Mimivírussal együtt igen. Igaz a Mimivírus fejlődését igencsak kikezdi.
A bakteriális immunrendszer
A nem olyan régen felfedezett CRISPR–Cas rendszer lényege (Marraffini 2015), hogy a prokarióta szervezetek az idegen genetikai elemek ellen azok egy rövid (21-72) génrészletét kódolják. Ez a kis részlet RNS-re átíródva (valamint a nevet adó ismétlődő szakaszok) kötődnek a megtámadni kívánt genomhoz, s az így csapdába esett DNS-t a baktérium enzimei feldarabolják és eltüntetik.
A virális immunrendszer
A nemrégen leírt Zamilon virofág (Gaia et al. 2014) a Mimivírus A törzsében nem képes szaporodni, de a B és C törzsben igen. Ezzel szemben a Sputnik 3 nevű virofág mindhárom törzsben képes szaporodni, tehát nem általában a virofág replikáció hátráltatott az A leszármazási vonalban. Elképzelhető vált, hogy valami egyedi módon képes a Zamilon fertőzést elkerülni az A leszármazási vonal. Genomjának tüzetes elemzésével kimutatható, hogy a Zamilon egy 28 bázispár hosszú szakasza minden A törzsből származó Mimivírusban megtalálható (ebből egy 15 bázispár hosszú darab 4x egymás után található). Ez utalhat egy CRISPR-Cas szerű rendszerre. A környező gének (inkább lehetséges gének) elemzése arra enged következtetni, hogy azok hasonló funkcióval rendelkeznek, mint a bakteriális rendszer génje (génjei). Azaz a Mimivírus képes szelektíven megtalálni és lebontani a Zamilon DNS-ét.
Megmutatták, hogy a gének elcsendesítésével ez az immunitás megszűnik, tehát a talált genomszakasz felelős a immunitásért.
A kutatók ezt a rendszert MIMIVRE azaz Mimivírus virofág védelmi elemnek (mimivirus virophage resistance element) keresztelték.
 |
| A MIMIVIRE és a CRISPR-Cas rendszer összehasonlítása. Mindkettőben megtaláljuk ugyan azokat a génfunkciókat, mint a helikáz vagy az endonukleáz, mindkettőben vannak a patogén genomjának darabjai. A gének elrendeződése azonban különböző. A MIMIVIRE rendszerben a Zamilon vírus 15 bázis hosszú részlete egymás többször szerepel. Ez az ismétlés fontos a működéshez. A CRISPR-Cas rendszerben a patogén genomrészleteket ismétlődő szekvenciák választják el, s több patogénből vett szekvencia is van egymás után (de azonos többször nincs). |
A tanulmány nem tér ki a rendszer eredetére. Szerintem szinte biztos, hogy egy baktériumtól vették kölcsön a védelmi rendszert, s használják saját vírusaik sakkban tartására. Korábban már felfedeztek olyan bakteriofágot, amely CRISPR-Cas rendszerhez hasonlót használ a baktérium CRISPR-Cas rendszerének kijátszására (lényegében megjelöli a baktérium "támadó" szekvenciáit, s így azok nem tudják a vírusgenomot bántani) (Seed et al. 2013). Hasonlóan ez a rendszer is valamilyen horizontális géntranszferrel kerülhetett a Mimivírusba, ahogy amúgy genomjának igen tekintélyes része.
Hivatkozott irodalom
- Scola, B. L., Audic, S., Robert, C., Jungang, L., de Lamballerie, X., Drancourt, M., Birtles, R., Claverie, J.-M. és Raoult, D. 2003. A giant virus in amoebae. Science 299(5615): 2033
- Raoult, D., Audic, S., Robert, C., Abergel, C., Renesto, P., Ogata, H., La Scola, B., Suzan, M. és Claverie, J.-M. 2004. The 1.2-megabase genome sequence of Mimivirus. Science 306(5700): 1344-1350
- Philippe, N., Legendre, M., Doutre, G., Couté, Y., Poirot, O., Lescot, M., Arslan, D., Seltzer, V., Bertaux, L., Bruley, C., Garin, J., Claverie, J.-M. és Abergel, C. 2013. Pandoraviruses: amoeba viruses with genomes up to 2.5 Mb reaching that of parasitic eukaryotes. Science 341(6143): 281-286
- La Scola, B., Desnues, C., Pagnier, I., Robert, C., Barrassi, L., Fournous, G., Merchat, M., Suzan-Monti, M., Forterre, P., Koonin, E. és Raoult, D. 2008. The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus. Nature 455(7209): 100-104
- Marraffini, L. A. 2015. CRISPR-Cas immunity in prokaryotes. Nature 526(7571): 55-61
- Seed, K. D., Lazinski, D. W., Calderwood, S. B. és Camilli, A. 2013. A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innate immunity. Nature 494(7438): 489-491
- Gaia, M., Benamar, S., Boughalmi, M., Pagnier, I., Croce, O., Colson, P., Raoult, D. és La Scola, B. 2014. Zamilon, a novel virophage with Mimiviridae host specificity. PLoS ONE 9(4): e94923
- Levasseur, A., Bekliz, M., Chabrière, E., Pontarotti, P., La Scola, B. és Raoult, D. 2016. MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage. Nature 531(7593): 249-252
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése