Nessuno aveva mai visto un virus attaccarsi a un altro virus, finché i risultati anomali del sequenziamento non hanno mandato un team dell’UMBC nella tana del coniglio, portando a una scoperta prima nel suo genere.
È noto che alcuni virus, chiamati satelliti, dipendono non solo dall’organismo ospite per completare il loro ciclo vitale, ma anche da un altro virus, detto “aiutante”, spiega Ivan Erill, professore di scienze biologiche. Il virus satellite ha bisogno dell’aiutante per costruire il suo capside, un guscio protettivo che racchiude il materiale genetico del virus, o per aiutarlo a replicare il suo DNA. Queste relazioni virali richiedono che il satellite e l’aiutante siano vicini l’uno all’altro almeno temporaneamente, ma fino ad ora non erano noti casi di un satellite che si attaccasse effettivamente a un aiutante.
In un articolo pubblicato su Giornale della Società Internazionale di Ecologia Microbicaun team dell’UMBC e colleghi della Washington University di St. Louis (WashU) descrivono la prima osservazione di un batteriofago satellite (un virus che infetta le cellule batteriche) che si attacca costantemente a un batteriofago aiutante al suo “collo” – dove il capside si unisce al coda del virus.
Nelle immagini dettagliate al microscopio elettronico scattate da Tagide deCarvalho, assistente direttore del College of Natural and Mathematical Sciences Core Facilities e primo autore del nuovo articolo, l’80% (40 su 50) degli aiutanti aveva un satellite legato al collo. Alcuni di quelli che non avevano viticci satelliti residui presenti sul collo. Erill, autore senior dello studio, li descrive come “segni di morsi”.
“Quando l’ho visto, ho pensato, non posso crederci”, dice deCarvalho. “Nessuno ha mai visto un batteriofago – o qualsiasi altro virus – attaccarsi a un altro virus.”
Una relazione virale a lungo termine
Dopo le osservazioni iniziali, Elia Mascolo, uno studente laureato del gruppo di ricerca di Erill e co-primo autore dell’articolo, ha analizzato i genomi del satellite, dell’aiutante e dell’ospite, che hanno rivelato ulteriori indizi su questo virus virale mai visto prima. relazione. La maggior parte dei virus satellite contengono un gene che consente loro di integrarsi nel materiale genetico della cellula ospite dopo essere entrati nella cellula. Ciò consente al satellite di riprodursi ogni volta che un aiutante entra nella cellula da quel momento in poi. La cellula ospite copia anche il DNA del satellite insieme al proprio quando si divide.
Un campione di batteriofago del WashU conteneva anche un aiutante e un satellite. Il satellite WashU ha un gene per l’integrazione e non si attacca direttamente al suo aiutante, in modo simile ai sistemi satellite-aiutanti osservati in precedenza.
Tuttavia, il satellite nel campione dell’UMBC, chiamato MiniFlayer dagli studenti che lo hanno isolato, è il primo caso noto di satellite senza gene per l’integrazione. Poiché non può integrarsi nel DNA della cellula ospite, deve essere vicino al suo aiutante, chiamato MindFlayer, ogni volta che entra in una cellula ospite se vuole sopravvivere. Dato che, sebbene il team non abbia dimostrato direttamente questa spiegazione, “attaccare ora aveva assolutamente senso”, dice Erill, “perché altrimenti, come farai a garantire che entrerai nella cella nello stesso momento?”
Ulteriori analisi bioinformatiche di Mascolo e Julia López-Pérez, un’altra Ph.D. studente che lavora con Erill, ha rivelato che MindFlayer e MiniFlayer si sono coevoluti da molto tempo. “Questo satellite ha sintonizzato e ottimizzato il suo genoma per essere associato all’aiutante, direi, per almeno 100 milioni di anni”, dice Erill, il che suggerisce che potrebbero esserci molti altri casi di questo tipo di relazione in attesa di essere scoperti. .
Contaminazione o scoperta?
Questa scoperta rivoluzionaria avrebbe potuto facilmente passare inosservata. Il progetto è iniziato come un tipico semestre del programma SEA-PHAGES, un programma investigativo in cui gli studenti universitari isolano i batteriofagi da campioni ambientali, li inviano per il sequenziamento e quindi utilizzano strumenti bioinformatici per analizzare i risultati. Quando il laboratorio di sequenziamento dell’Università di Pittsburgh ha segnalato la contaminazione nel campione dell’UMBC che si prevedeva contenesse il fago MindFlayer, il viaggio è iniziato.
Il campione includeva una grande sequenza: il fago che si aspettavano. “Ma invece di trovare solo quello, abbiamo anche trovato una piccola sequenza, che non corrispondeva a nulla di ciò che sapevamo”, dice Erill, che è anche uno dei leader del programma SEA-PHAGES dell’UMBC, chiamato Phage Hunters, insieme a Steven Caruso, docente principale di scienze biologiche. Caruso ha eseguito nuovamente l’isolamento, lo ha inviato per il sequenziamento e ha ottenuto risultati identici.
Fu allora che il team si rivolse a deCarvalho per avere un’idea di ciò che stava accadendo con il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) presso la Keith R. Porter Imaging Facility (KPIF) dell’UMBC. Senza le immagini la scoperta sarebbe stata impossibile.
“Non tutti hanno un TEM a loro disposizione”, osserva deCarvalho. Ma con gli strumenti del KPIF, dice deCarvalho, “sono in grado di dare seguito ad alcune di queste osservazioni e convalidarle con l’imaging. Ci sono elementi di scoperta che possiamo fare solo usando il TEM.”
La scoperta del team pone le basi per il lavoro futuro per capire come si attacca il satellite, quanto è comune questo fenomeno e molto altro ancora. “È possibile che molti dei batteriofagi che le persone pensavano fossero contaminati fossero in realtà questi sistemi di aiuto satellitare”, dice deCarvalho, “quindi ora, con questo articolo, le persone potrebbero essere in grado di riconoscere più di questi sistemi”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
