Los virus son pequeños invasores que causan una amplia gama de enfermedades, desde la rabia hasta el virus de la marchitez del tomate y, más recientemente, COVID-19 Inhumanos. Pero los virus pueden hacer más que provocar enfermedades, y no todos los virus son pequeños.
Virus grandes, especialmente aquellos en el núcleo citoplasmático grande ADN familia de virus, pueden integrar su genoma en el de su huésped, cambiando drásticamente la composición genética de ese organismo. Esta familia de virus de ADN, también conocida como virus “gigantes”, se conoce en los círculos científicos desde hace bastante tiempo, pero hasta ahora ha sido un misterio hasta qué punto afectan a los organismos eucariotas.
“Los virus juegan un papel central en la evolución de la vida en la Tierra. Una forma en que dan forma a la evolución de la vida celular es a través de un proceso llamado endogenización, en el que introducen nuevo material genómico en sus huéspedes. Cuando un virus gigante se endogeniza en el genoma de un alga huésped, crea una enorme cantidad de materia prima con la que trabajar la evolución ”, dijo Frank Aylward, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Biológicas en el Virginia Tech College of Science y un afiliado del Global Change Center ubicado en el Fralin Life Sciences Institute.
Mohammad ‘Monir’ Moniruzzaman, investigador postdoctoral en el laboratorio de Aylward, estudia los elementos virales endógenos, que son fragmentos o secuencias completas de ADN viral crudo que se han insertado en el genoma del huésped infectado.
Juntos, Aylward y Moniruzzaman han descubierto recientemente que los elementos virales endógenos que se originan a partir de virus gigantes son mucho más comunes en las algas verdes clorofitas de lo que se pensaba anteriormente.
Sus hallazgos se publicarán hoy (18 de noviembre de 2020) en Naturaleza.
De izquierda a derecha: Frank Aylward, Mohammad ‘Monir’ Moniruzzaman, Alaina Weinheimer, Carolina Alejandra Martínez Gutiérrez. Imagen cortesía de Alex Crookshanks. Crédito: Virginia Tech
Las clorofitas, un grupo de algas verdes, son un grupo importante de organismos fotosintéticos que se encuentran en la base de la cadena alimentaria en muchos ecosistemas y producen cantidades masivas de alimentos y oxígeno en todo el planeta. Las clorofitas prosperan en nuestros lagos y estanques, y su dinámica con virus gigantes, así como su historia evolutiva única, fueron fundamentales para la investigación de Aylward y Moniruzzaman.
Las algas clorofitas son parientes cercanos de las plantas terrestres, y el estudio de sus interacciones con virus gigantes puede arrojar algo de luz sobre el papel que desempeñaron los virus durante la evolución temprana de las plantas.
“Ahora sabemos que los elementos virales endógenos son comunes en las clorofitas, lo que te hace pensar que las plantas también podrían interactuar con estos virus gigantes. Hay algunos datos que sugieren que algunas plantas tempranas, como el musgo y los helechos, experimentaron estos eventos de endogeneización a lo largo de la línea de tiempo evolutiva. Pero no estamos exactamente seguros del alcance de este fenómeno en otras plantas tempranas ”, dijo Moniruzzaman, el primer autor de este artículo publicado.
Para obtener más información sobre la prevalencia de elementos virales endógenos en las algas, Moniruzzaman y Aylward realizaron un análisis bioinformático de los genomas secuenciados de diferentes grupos de algas.
Descubrieron que 24 de los 65 genomas que se analizaron tenían algún tipo de firmas virales en sus genomas, que se originaban a partir de la endogenización repetida de distintos virus. En un organismo de algas, Tetrabaena socialis, los investigadores encontraron que alrededor del 10 por ciento de sus genes se originaron a partir de un virus de la familia de virus de ADN grande nucleocitoplasmático.
Aunque la endogeneización de virus se ha estudiado bien, los estudios se han limitado en su mayoría a pequeños ARN virus, como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el retrovirus responsable de causar el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA).
El estudio de Aylward y Moniruzzaman es uno de los primeros en poner de relieve los grandes virus de ADN eucariótico, lo que marca un cambio importante en el campo.
Imagen de micrografía electrónica de un AaV, un virus gigante que infecta y mata un alga unicelular que provoca la proliferación de algas nocivas. Los virus gigantes que pertenecen al mismo grupo que AaV pueden insertar con frecuencia sus genomas en los genomas de sus huéspedes. Imagen cortesía de Chuan Xiao y Yuejiao Xian, Universidad de Texas en El Paso; Steven W. Wilhelm y Eric R. Gann, Universidad de Tennessee, Knoxville.
“Estos grandes elementos virales endógenos son mucho más comunes de lo que se pensaba. Ahora que tenemos un análisis sistemático, otros investigadores realmente van a empezar a prestar atención. Este estudio muestra que los elementos virales endógenos son bastante comunes, por lo que posiblemente podría ser un mecanismo común de evolución del genoma. Creo que estos resultados ampliarán nuestra visión sobre el papel de los virus gigantes como meros agentes de la mortalidad del huésped a jugadores importantes en la evolución del genoma del huésped ”, dijo Moniruzzaman.
Ahora que Moniruzzaman y Aylward han confirmado que la endogeneización está ocurriendo en virus más grandes, se preguntan qué condiciones están haciendo que estos virus inyecten EVE en las algas verdes en primer lugar, y por qué los anfitriones no muestran signos de rechazarlas.
“No sabemos cuál es el mecanismo o cómo se mantiene el ADN, pero es posible que la endogeneización sea un proceso aleatorio, casi accidental. Y una vez que se endogeniza el ADN viral, puede alterar la dinámica evolutiva del huésped y podría influir aún más en la evolución de ese linaje ”, dijo Aylward.
La idea de que existe una relación potencialmente beneficiosa entre el huésped y su virus es de particular interés para Moniruzzaman.
“Puede haber una razón de por qué el anfitrión mantiene estos genomas virales dentro de ellos. No es que estos genes virales estén causando que los huéspedes no tengan éxito o no puedan sobrevivir en el medio ambiente. Así que esa es la cuestión: ¿los elementos virales endógenos son beneficiosos para el huésped? ¿Y cómo están entrando y permaneciendo allí? ” preguntó Moniruzzaman.
Referencia: 18 de noviembre de 2020, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2924-2
