Estudio se suma a la evidencia de que los virus están vivos

Universidad de Illinois en Urbana-Champaign

Los atributos físicos diversos, tamaños y estilos de vida del genoma de los virus hacen que sean difíciles de clasificar. Un nuevo estudio utiliza proteína se pliega como evidencia de que los virus son entidades que pertenecen viviendo … ver más

Crédito: Julie McMahon

Champaign, Ill. – Un nuevo análisis apoya la hipótesis de que los virus son entidades que comparten una larga historia evolutiva con células vivientes, informan los investigadores. El estudio ofrece el primer método fiable para el seguimiento de la evolución viral de nuevo a una época en que ni virus ni células existían en las formas reconocidas hoy en día, dicen los investigadores.

Los nuevos hallazgos aparecen en la revista Science avances.

Hasta ahora, los virus han sido difíciles de clasificar, dijeron Universidad de Illinois ciencias de los cultivos y Carl R. Woese Instituto de Biología Genómica professorGustavo Caetano-Anoll & # 233; s, que dirigió el nuevo análisis con graduado studentArshan Nasir. En su latestreport, el Comité Internacional de Taxonomía de Virus reconoce siete órdenes de virus, basado en sus formas y tamaños, estructura genética y medios de reproducción.

“Bajo esta clasificación, las familias virales que pertenecen al mismo orden han divergido probablemente a partir de un ancestro común viral”, escribieron los autores. “Sin embargo, sólo el 26 (de 104) familias virales han sido asignados a un pedido, y las relaciones evolutivas de la mayoría de ellos siguen sin estar claros”.

Parte de la confusión se debe a la abundancia y diversidad de virus.Menos de 4,900viruses se han identificado y secuenciado hasta la fecha, a pesar de que los científicos estiman que hay más de un millón de especies virales. Muchos virus son pequeñas – significativamente más pequeños que las bacterias u otros microbios – y contienen sólo un puñado de genes. Otros, como los mimiviruses recientemente descubiertos, son enormes, con genomas más grandes que las de algunas bacterias.

El nuevo estudio se centró en el vasto repertorio de estructuras de proteínas, llamado “pliegues”, que están codificados en el genoma de todas las células y virus. Los pliegues son los bloques de construcción de proteínas estructurales, dándoles sus formas complejas tridimensionales. Mediante la comparación de las estructuras de plegado a través de diferentes ramas del árbol de la vida, los investigadores pueden reconstruir la historia evolutiva de los pliegues y de los organismos cuyos genomas código para ellos.

Los investigadores eligieron para analizar proteína se pliega porque las secuencias que codifican los genomas virales están sujetos a cambios rápidos; sus altas tasas de mutación pueden oscurecer las señales evolutivas profundas, Caetano-Anoll & # 233; s dijo. los pliegues de proteínas son mejores marcadores de eventos antiguos debido a que sus estructuras tridimensionales pueden mantenerse, incluso como las secuencias que codifican para ellos comienzan a cambiar.

Hoy en día, muchos virus – incluyendo las que causan la enfermedad – hacerse cargo de la maquinaria de construcción de proteínas de las células huésped para hacer copias de sí mismos, que luego pueden propagarse a otras células. Los virus a menudo insertar su propio material genético en el ADN de sus anfitriones. De hecho, los restos de las antiguas infiltraciones virales son ahora características permanentes de la mayoría de los genomas de los organismos celulares, incluidos los humanos. Esta habilidad especial para intercambio de material genético en torno puede ser una prueba de la función primaria virus ‘como “propagadores de la diversidad”, Caetano-Anoll & # 233; s dijo.

Los investigadores analizaron todos los pliegues conocidos en 5.080 organismos que representan todas las ramas del árbol de la vida, incluyendo 3.460 virus. El uso de métodos de bioinformática avanzada, se identificaron 442 proteínas pliegues que son compartidos entre las células y los virus, y 66 que son únicos a los virus.

“Esto le indica que se puede construir un árbol de la vida, porque has encontrado una multitud de características de los virus que tienen todas las propiedades que tienen las células,” Caetano-Anoll & # 233; s dijo. “Los virus también tienen componentes únicos, además de los componentes que se comparten con las células.”

De hecho, el análisis reveló secuencias genéticas de los virus que son diferentes a todo lo visto en las células, Caetano-Anoll & # 233; s dijo. Esto contradice una hipótesis que los virus capturado la totalidad de su material genético de las células. Este y otros hallazgos también apoyan la idea de que los virus son “creadores de la novedad”, dijo.

Utilizando los datos de proteínas veces disponibles en bases de datos en línea, Nasir y Caetano-Anoll & # 233; s utilizar métodos computacionales para construir árboles de la vida que incluían virus.

Los datos sugieren “que los virus se originaron a partir de múltiples células antiguas … y coexistieron con los antepasados ??de las células modernas”, escribieron los investigadores. Estas células antiguas probable que contenían genomas de ARN segmentados, Caetano-Anoll & # 233; s dijo.

Los datos también sugieren que en algún momento de su historia evolutiva, no mucho después de que surgió la vida celular moderna, la mayoría de los virus adquirido la capacidad de encapsular a sí mismos en las capas de proteínas que protegen sus cargas genéticas, lo que les permite pasar parte de su ciclo de vida fuera de las células huésped y la propagación, Caetano-Anoll & # 233; s dijo. Los pliegues de proteínas que son exclusivas de virus incluyen aquellos que forman estos virales “cápsidas.”

“Estas cápsides se hicieron cada vez más sofisticados con el tiempo, lo que permite al virus infeccioso se convierten a las células que les habían resistido previamente”, dijo Nasir. “Este es el sello de parasitismo.”

Algunos científicos han argumentado que los virus son entidades vivientes, trozos de ADN y ARN derramadas por la vida celular. Ellos apuntan al hecho de que los virus no son capaces de replicarse (reproducir) en el exterior de las células huésped, y se basan en tipos de maquinaria de construcción de proteínas células para funcionar. Pero mucha evidencia apoya la idea de que los virus no son tan diferentes de las demás entidades vivientes, Caetano-Anoll & # 233; s dijo.

“Muchos organismos requieren otros organismos para vivir, incluyendo bacterias que viven dentro de las células, y hongos que se involucran en relaciones parasitarias obligados – que dependen de sus hospedadores para completar su ciclo de vida,” dijo. “Y esto es lo que hacen los virus.”

El descubrimiento de los mimiviruses gigantes en la década de 2000 desafió las ideas tradicionales sobre la naturaleza de los virus, Caetano-Anoll & # 233; s dijo.

“Estos virus gigantes no eran el pequeño virus del Ébola, que tiene sólo siete genes. Estos son enormes en tamaño y masivo de la genómica repertorio “, dijo.” Algunos son tan grandes físicamente y con genomas que son tan grandes o más grandes que las bacterias que son parásitos “.

Algunos virus gigantes también tienen genes para proteínas que son esenciales para la traducción, el proceso por el cual las células leen las secuencias de genes para construir proteínas, Caetano-Anoll & # 233; s dijo. La falta de maquinaria de traducción en los virus una vez que se citó como una justificación para clasificarlos como no vivos, dijo.

“Esto no es más,” Caetano-Anoll & # 233; s dijo. “Los virus ahora merecen un lugar en el árbol de la vida. Obviamente, hay mucho más a los virus de lo que se pensaba “.

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