Publicado en Ciencia Lunes, 27 Enero 2020 05:27

Un equipo de investigadores expande significativamente la diversidad global de virus grandes y gigantes

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Con la reciente aparición del coronavirus (2019-nCoV) en China y su potencial peligro de generar una pandemia mundial, hay un renovado interés de la gente por conocer más sobre los virus. Precisamente sobre este tema un estimado colega nos comparte un artículo publicado por Lawrence Berkeley National Laboratory sobre virus enormes y hasta gigantes. Veamos de qué trata…

 

 

Si bien los microbios en una sola gota de agua podrían superar en número a la población de una ciudad pequeña, la cantidad de virus en la misma gota, la gran mayoría no dañina para los humanos, podría ser aún mayor. Los virus infectan bacterias, arqueas y eucariotas, y varían sus tamaños y sus genomas en rangos que van desde muy pequeños hasta muy grandes e incluso gigantes. Los genomas de los virus gigantes son del orden de 100 veces el tamaño de lo que generalmente se ha asociado con los virus, mientras que los genomas de los virus grandes pueden ser solo 10 veces más grandes. Y, sin embargo, aunque los virus se encuentran en todas partes, se sabe relativamente poco acerca de ellos, y mucho menos los que se consideran grandes y gigantes.

En un estudio reciente publicado en la revista Nature, un equipo de instituciones liderados por investigadores  del Joint Genome Institute (JGI) ubicado en el Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) y que forman parte del Departamento de Energía de Estados Unidos, descubrió un amplia diversidad de virus grandes y gigantes que pertenecen al supergrupo de virus de ADN grande  denominado nucleocitoplasmático (NCLDV).

La expansión de la diversidad por esta variedad de virus grandes y gigantes ofreció a los investigadores información sobre cómo podrían estos interactuar con sus huéspedes, y cómo esas interacciones a su vez pueden afectar a las comunidades anfitrionas y el papel que juegan en el carbono y otros ciclos de nutrientes.

 

"Este es el primer estudio que nos permite tener una visión más global de los virus gigantes a través del análisis de genomas de virus gigantes no cultivados de secuencias ambientales en todo el mundo, y luego usar estas secuencias para hacer inferencias sobre la distribución biogeográfica de estos virus en los diversos ecosistemas, su diversidad , sus características metabólicas pronosticadas y los huéspedes potenciales ", señaló la autora principal del estudio, Tanja Woyke, quien dirige el Programa Microbiano del JGI.

El equipo extrajo más de 8,500 conjuntos de datos de metagenomas disponibles públicamente generados a partir de sitios de muestreo en todo el mundo, incluidos datos de varias propuestas relevantes de la misión del DOE a través del Programa de Ciencias Comunitarias de JGI. Las propuestas de los investigadores de la Concordia University (Canadá), la University of Michigan, la University of  Wisconsin-Madison y el Georgia Institute of Technology se centraron en las comunidades microbianas de los ecosistemas de agua dulce, incluidos, respectivamente, los lagos del norte de Canadá, los Grandes Lagos Laurentian, el lago Mendota y el lago Lanier fueron de particular interés.

 

La ilustración artística presentada aquí captura la diversidad genómica del virus gigante. Esta imagen complementa el artículo de Nature publicado el 22 de enero de 2020, mencionado anteriormente.  Crédito: Zosia Rostomian / Berkeley Lab

 

Tamizar y reconstruir genomas de virus

 

Gran parte de lo que se sabe sobre el grupo NCLDV proviene de virus que han sido co-cultivados con ameba o con sus huéspedes, aunque la metagenómica ahora permite buscar y caracterizar virus no cultivados. Por ejemplo, un estudio de 2018 de un equipo liderado por JGI descubrió virus gigantes directamente en el suelo por primera vez. Este estudio aplicó un proceso de pasos múltiples para extraer, almacenar y luego filtrar los datos de la proteína principal de la cápside (MCP) para identificar los virus NCLDV. Los investigadores de JGI aplicaron previamente este enfoque para descubrir un nuevo grupo de virus gigantes denominados "Klosneuviruses".

Miembros previamente conocidos de los linajes virales en el grupo NCLDV infectan principalmente protistas y algas, y algunos de ellos tienen genomas en el rango de megabase. El autor principal y coautor del estudio, Frederik Schulz, científico investigador del grupo de Woyke, utilizó el MCP como código de barras para filtrar fragmentos de virus, reconstruyendo 2,074 genomas de virus grandes y gigantes. Se identificaron más de 50,000 copias del MCP en los datos metagenómicos, dos tercios de los cuales podrían asignarse a linajes virales, y predominantemente en muestras de ambientes marinos (55%) y de agua dulce (40%). Como resultado, el espacio de proteínas del virus gigante creció de 123,000 a más de 900,000 proteínas, y la diversidad de virus en este grupo se expandió 10 veces de solo 205 genomas, redefiniendo el árbol filogenético de los virus gigantes.

Reprogramación metabólica de una estrategia común para virus grandes y gigantes

 

Otro hallazgo significativo del estudio fue una estrategia común empleada por virus grandes y gigantes. La reprogramación metabólica, explicó Schulz, hace que el huésped funcione mejor bajo ciertas condiciones, lo que luego ayuda al virus a replicarse más rápido y producir más progenie. Esto puede proporcionar un impacto a corto y largo plazo en el metabolismo del huésped en general, o en las poblaciones de huéspedes afectadas por condiciones ambientales adversas.

La predicción de las funciones en los 2,000 nuevos genomas de virus gigantes llevó al equipo a descubrir una prevalencia de funciones codificadas que podrían impulsar el metabolismo del huésped, como los genes que juegan un papel en la absorción y el transporte de diversos sustratos, y también genes de fotosíntesis, incluidas potenciales bombas de protones impulsadas por luz. "Estamos viendo que esta es probablemente una estrategia común entre los virus grandes y gigantes basada en el metabolismo predicho que está codificado en los genomas virales", dijo. "Parece ser mucho más común de lo que se había pensado anteriormente".

Woyke señaló que a pesar de la cantidad de genomas ensamblados con metagenoma (MAG) reconstruidos a partir de este esfuerzo, el equipo aún no pudo vincular 20,000 proteínas de cápside principales de virus grandes y gigantes a ningún linaje de virus conocido. "Reconstruir genomas de virus gigantes completos, casi completos o parciales reconstruidos a partir de secuencias ambientales sigue siendo un desafío e incluso con este estudio es probable que solo arañemos la superficie de lo que hay allá afuera. Más allá de estos 2,000 MAG extraídos de 8,000 metagenomas, todavía hay mucha diversidad de virus gigantes que nos estamos perdiendo en los diversos ecosistemas. Podemos detectar muchos más MCP de los que podemos extraer MAG, y aún no encajan en el árbol genómico de la diversidad viral ".
"Esperamos que esto cambie no sólo con la disponibilidad de nuevos conjuntos de datos de metagenomas, sino también con la clasificación y secuenciación complementaria de virus de células individuales junto con sus huéspedes unicelulares", agregó Schulz.

 

Fuente: https://jgi.doe.gov/here-there-everywhere-large-giant-viruses-abound-globally/

 

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