病毒暗物质：巨型病毒具有代谢基因 - 尽管病毒没有新陈代谢

“棕色潮汐病毒”是一个称为巨型病毒的课程的成员。研究人员已经发现了许多巨大病毒的关键细胞代谢循环的基因，这表明这些微生物可能与其主机以比以前认为更佩戴的方式与其寄主相互作用。

弗吉尼亚科技研究人员发现了巨型病毒基因组中细胞代谢循环的基因。

在地球的卫星照片中，作为藻类种群在营养丰富的水中爆炸的湖泊和海洋表面上的明亮绿色绽放的云。从空中，藻类似乎是生态戏剧中的主要球员在下面展开。

但是，我们为影响食物链基部的水生环境的单细胞生物可能受到别的东西的影响：病毒的基因可以重新调查其宿主的新陈代谢。

在一项新的研究中，弗吉尼亚科技的一支研究小组报道，他们发现了一种大量的代谢循环基因 - 一种细胞生命的特征 - 在广泛的“巨大病毒”中。

巨型病毒扰乱了关于病毒的熟悉叙述：这是微生物组的最微小的德尼斯，不仅仅是一种生物体的剥离稻壳 - 只是几个基因的DNA或RNA折叠成壳体，如此小，所以需要一个电子显微镜看它。事实上，巨大的病毒，他们更紧凑的堂兄弟和数百个甚至数千个基因的十倍，与其他家庭不同，当1992年发现第一个物种时，研究人员将其视为细菌。

他们最终被正确归类，但即使被认为是孤立的好奇心。弗兰克Aylwark是一名生物科学助理教授，在科学学院领导了研究，阐述了病毒普遍性的常规调查经常错过他们的理想原因：他们如此之大，他们陷入过滤器研究人员使用，用于将病毒与细菌和其他较大的生物分开。

但渐渐地，很明显，这些超大病毒无处不在 - 在水生环境中尤其丰富，在那里他们感染藻类和原生动物等单细胞生物。这是重要的，因为那些较复杂的生物的新陈代谢 - 他们消耗的营养成分，它们产生的浪费 - 严重影响他们所居住的海洋和湖泊的健康，最终是地球的碳循环。

“他们都在生物圈上。这只是我们并没有真正关注他们，“Aylwark说。

在新学习的牵头教师Monir Moniruzzaman博士后，Aylwark开始关注2018年的实验室。

“Monir是巨大的病毒专家，”Aylwark笑了。“他只是不会停止谈论巨型病毒，所以最后我说，好的，我们会开始致力于他们。”

从公开可用的Metagenome数据库工作，从各种环境中从大量的生物体中容纳遗传数据的困境，Moniruzzaman开始梳理属于巨型病毒的基因组。使用已知的巨型病毒基因作为数据的标记和模式作为线索，他拼凑在一起501个巨大病毒的基因组，主要来自海洋和淡水环境。这些基因组包含您预期的标准特征 - 指导病毒保护壳的构建的基因，使其让它感染并杀死其主体。

他们没想到看到这么多代谢基因。新陈代谢，过程中的收集细胞用于从营养素中提取能量，是细胞生命的标志，几乎根据定义缺乏病毒。然而，这些巨大病毒似乎使基因与活细胞中的几种关键代谢途径相关联。

这些不是在病毒基因组中出现的第一种代谢基因，但它们包括在病毒中从未见过的许多功能。其他实例已被分离出与其细胞对应物几乎相同的病毒基因，这表明它们在感染期间偶然从宿主获得并粘贴到病毒的基因组中，并粘贴到病毒的基因组中：味道过去而不是功能工具的归档。

另一方面，Moniruzzaman和Aylwark的基因包含大量熟悉的代谢途径，但有自己独特的签名。

“它意味着病毒有数百万年的这些基因，甚至数十亿年，它们是特异性的代谢基因，”Aylow向导解释说。

这表明这些基因不仅仅是遗传浮子，而且工作组成部分随着它的牵引者部署而部署。在这种情况下，研究人员说，含义是病毒正在改变细胞的新陈代谢。

“一旦病毒感染了一个细胞，我们就无法想到该牢房，因为它已经成为自己的自主实体了，”艾略尔沃德说。“细胞生理学的基本方面被这些病毒在感染时重新加线。”

宿主新陈代谢的变化可以改变所消耗和释放到环境中的营养成分的平衡，使病毒摇摆在水生生物中化学。尽管病毒并不活跃，但艾略尔沃德解释说：“他们在环境中每天都在重大改变生活的过程。”

下一步是通过使用实验研究来计算如何帮助揭示这些基因的功能和与宿主的本土代谢相互作用的实验研究。该团队还将探讨这些基因的演变，以确定它们如何滑入病毒基因组，以及何时。

发现这些基因，它延伸了我们关于巨型病毒如何影响其环境的想法，对病毒学具有更广泛的影响。在某些东西中寻找代谢的构建块，这些模块在不活着的东西中，没有什么是活着的东西和什么不是。

“我想到了这些Venn图表，它曾经是那里的重叠很小，我们所学的越多，他们越越来越重叠，”Aylwark说。“现在它已经得到了实际上只有在细胞中发现的很少的基因，并且在病毒中只发现的很少的基因。就基因组曲目而言，它们的共同之处比我们实际期望的更多。“

Moniruzzaman怀疑这些基因组有更多的惊喜，这些基因组潜伏在他描述为“病毒暗物质” - 在巨型病毒研究中保持浮出水面的基因，但其功能仍然未知。

“难道你不认为他们是迷人的吗？我只是认为他们是迷人的，“Moniruzzaman Marvels。“他们只是一袋神秘。他们就像一个大森林，你站在森林前，你不知道它是什么。而且我认为这是理解它的正确时间。我认为他们是神秘的，这就是我的想法。“

参考：Mohammad Moniruzzaman，Carolina A. Martinez-Gutierrez，Alaina R. Weinheimer和Frank O. Aylwark，4月20日，自然来源，自然来源，Mohammad Moniruzzaman，Carolina A. Martinez-Gutierrez。
10.1038 / s41467-020-15507-2

该研究部分由关键技术和应用科学研究所的初级教师奖得到支持。Aylwark是全球变革中心的附属教师，位于Fralin Life Sciences Institute下。