Новый тип вирусного генома может изменить представления об эволюции вирусов

Исследование, опубликованное в журнале Biology Direct (BioMed Central), сообщает о существовании ранее неизвестной группы вирусов и, что важнее, о новом типе вирусного генома. Это открытие может иметь серьёзные последствия для теорий возникновения и эволюции вирусов.

Вирусы — самые многочисленные организмы на Земле, но их эволюционная история плохо изучена из-за чрезвычайно высоких темпов генетических мутаций. Вирусная метагеномика становится всё более полезным инструментом для изучения эволюции вирусов, предоставляя огромные массивы новых данных для анализа.

Команда Кеннета М. Стедмана из Портлендского государственного университета (Орегон, США) использовала метагеномный подход для изучения вирусного разнообразия в озере Бойлинг-Спрингс (Национальный парк Лассен-Волканик, США). Это кислое, высокотемпературное озеро (52–95°C, pH ~2.5), в котором существует исключительно микробная экосистема.

Учёные обнаружили уникальный геном, ранее не описанный в литературе, — кольцевой одноцепочечный ДНК-вирус, кодирующий основной белок капсида, который ранее встречался только у РНК-вирусов. Этот необычный геном доказывает, что в ходе эволюции могла произойти интеграция РНК-вируса в ДНК-вирус между двумя неродственными группами вирусов — явление, которое ранее не наблюдалось. Это также предполагает, что совершенно новые типы вирусов могут возникать в результате рекомбинации функциональных и структурных модулей между совершенно разными вирусами с помощью пока неизвестных механизмов.

Геном гибридного РНК-ДНК вируса озера Бойлинг-Спрингс (BSL RDHV) является кольцевым, но его размер примерно вдвое больше, чем у типичных цирковирусов, а ORF расположены в необычной ориентации. Сравнив геном BSL RDHV с другими метагеномными последовательностями ДНК из проекта Global Ocean Survey, исследователи нашли убедительные доказательства того, что ранее не обнаруженные вирусы, подобные BSL RDHV, могут быть широко распространены в морской среде и, вероятно, встречаются и в других средах.

Механизм, объясняющий предполагаемые случаи межвирусной РНК-ДНК рекомбинации, пока не предложен. Команда предполагает, что ДНК-содержащий предшественник, похожий на цирковирус, мог приобрести ген белка капсида от одноцепочечного РНК-вируса посредством обратной транскрипции и рекомбинации.

Ведущий автор Кеннет М. Стедман заявил: «По мере генерации и анализа большего количества вирусных метагеномных данных, вероятно, будут обнаружены дополнительные свидетельства рекомбинации между группами РНК- и ДНК-вирусов. Открытие того, что новые группы вирусов могут возникать в результате рекомбинации между высокоразличными типами вирусов, будет иметь широкие последствия для понимания ранней эволюции вирусов и расширяет модульную теорию эволюции вирусов, охватывая гораздо более широкий спектр возможностей, чем считалось ранее».