Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus

„Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus“
Systematik
Klassifikation:Viren
Realm:Monodnaviria[1]
Reich:Shotokuvirae[1]
Phylum:Cressdnaviricota
Familie:„Cruciviridae“ ?
Art:„Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus“
Taxonomische Merkmale
Genom:ssDNA
Baltimore:Gruppe 2
Wissenschaftlicher Name
„Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus“
Kurzbezeichnung
BSL-RDHV
Links
NCBI Taxonomy:1379788

„Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus“ (BSL-RDHV) ist die Bezeichnung einer vorgeschlagenen Spezies (Art) von Viren, deren Genom-Sequenz (Contig) durch Metagenomanalysen von Proben aus dem Boiling Springs Lake im Geothermalgebieten des Lassen-Volcanic-Nationalparks, Nordkalifornien ermittelt wurde.

Entdeckung

Karte der Geothermalgebiete im Lassen-Volcanic-Nationalpark mit dem Boiling Springs Lake (rechts, mittlere Höhe)

Seit 2001 wurden von Kenneth M. Stedman und Kollegen in den Geothermalgebieten im Lassen-Volcanic-Nationalpark in Nordkalifornien Untersuchungen, insbesondere Metagenomanalysen durchgeführt.[2]

Das wichtigste Ergebnis dieser Metagenomik war die Gensequenz einer Einzelstrang-DNA (ssDNA), in der sich Homologien sowohl zu einem ssDNA-Virus (Rep-Endonuklease, Rep oder REP: hier zu Porcines Circovirus-2, PCV2, Gattung Circovirus, Phylum Cressdnaviricota) als auch zu einem RNA-Virus (Kapsidprotein, Cp, Cap oder CP: zu Familie Tombusviridae) sowie zu den vorgeschlagenen Spezies „Sclerophthora macrospora virus A“, SmV-A[3] und „Plasmopara halstedii virus A“[4] – beide infizieren Eipilze[Anm. 1] – fanden.[2][5]

Diese chimären (oder hybriden) Genomsequenzen (Fachbegriff: Contigs) wurde einem neuen Virus zugeordnet, für dessen Namen nach dem dortigen genauen Fundort Boiling Springs Lake (40,4355° N, 121,3971° W)[6][2] die Bezeichnung „Boiling Springs Lake RNA-DNA Hybrid Virus“ (BSL-RDHV, auch BSL_RDHV) vorgeschlagen wurde (Diemer und Stedman, 2012).[7][2] Das ssDNA-Genom enthält darüber hinaus auch eine konservierte Haarnadelstruktur (en. stem-loop structure),[2] wie sie für Angehörige des Viren-Phylums Cressdnaviricota charakteristisch ist.

Vorgeschlagene RNA-DNA-Hybridisierung

Die folgende Galerie zeigt die der vorgeschlagenen Hybridisierung zugrunde liegenden Ausgangsformen:

  • Schema eines Virions der Gattung Circovirus, Querschnitt und Seitenansicht. Zyklisches ssDNA-Genom, Haarnadelstruktur nicht gezeichnet

  • Genom des „Capybara associated cyclovirus“, Kandidat in der Fam. Circoviridae: Zykl. ssDNA mit stem loop

  • Schemazeichnung eines Virions der Familie Tombusviridae. Querschnitt und Seitenansicht. Lineares (+)ssRNA-Genom.

    Schemazeichnung eines Virions der Familie Tombusviridae. Querschnitt und Seitenansicht. Lineares (+)ssRNA-Genom.

  • Kapsid des Tomato-bushy-stunt-Virus, Gattung Tombusvirus

    Kapsid des Tomato-bushy-stunt-Virus, Gattung Tombusvirus

Aufbau des Genoms von BSL-RDHV im Vergleich zu Tombusvirus (mit ssRNA linear) und Porcines Circovirus 1 (PCV-1 – wie BSL-RDHV mit ssDNA zirkulär). Das Rep von BSL-RDHV zeigt große Ähnlichkeit zu dem des Circovirus, das Cap zu dem des Tombusvirus. Die Organisation des Genoms von BSL-RDHV ist wie bei Circovirus (inkl. Haarnadelstruktur), es ist aber viel größer — vergleichbar mit dem des Tombusvirus. Die Balken unter den ORFs zeigen von der Analyse erkannten Proteinfamilien an.[7][Anm. 2]

Das Ergebnis der vorgeschlagenen Hybridisierung ist ein chimäres Virus mit ssDNA-Genom und Rep mit Haarnadelstruktur, d.  es repliziert wie die Circoviridae. Es hat aber das Cap und damit das große Kapsid der Tombusviridae, in dem mehr Platz ist für weitere Genom-Vergrößerungen. Schemazeichnungen dazu finden sich bei de la Higuera und Kollegen (2018)[2] und Richard Harth (2020).[6]

RNA-DNA-Hybridviren (RDHVs)[6][8] dieser Art werden oft auch als „chimäre Viren“ (en. chimeric viruses, CHIVs) bezeichnet.[5] Die Häufigkeit und die Umstände der Rekombination, durch die RNA-DNA-Hybridviren (alias chimäre Viren) entstanden, werden aber noch diskutiert. Zum einen hat es offenbar in der Evolutionsgeschichte der Viren noch weitere RNA-DNA-Hybridisierungsereignisse gegeben.[5][9][10][11] Zum anderen zeigen die Hybridviren mit homologem REP verwirrenderweise eine Reihe unterschiedlicher CAP-Proteine, so dass diskutiert wird, inwieweit diese durch einen weiteren nachträglichen Austausch (innerhalb der Cressdnaviricota) erlangt worden sein könnten.[12]

Für die Klade der RNA-DNA-Hybridviren um BSL-RDHV wurde der Familienname Cruciviridae vorgeschlagen.[2][5] Eine Alternative wäre der ein informelle und nicht-taxonomische Gebrauch der Bezeichnung „Cruciviren“ (englisch Cruciviruses).[13]

Proteom

Vorhergesagte Proteinstrukturen nach Diemer et al. (2012):[7]

  • Vorhergesagte Rep-Struktur von BSL-RDHV

  • Anhand der Gensequenz vorhergesagte Struktur des Kapsidproteins Cp von BSL-RDHV im Vergleich zu Tomato-bushy-stunt-Virus (TBSV) und Melon-necrotic-spot-Virus (MNSV), beide Tombusviridae

Weblinks

Anmerkungen

  1. ↑ Eipilze sind keine Pilze, sondern Verwandte der Braun- und Goldalgen.
  2. ↑ Das Material wurde von dieser Quelle kopiert, die unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License verfügbar ist.

Einzelnachweise

  1. ↑ a b ICTV: ICTV Master Species List 2020.v1, New MSL including all taxa updates since the 2019 release, March 2021 (MSL #36)
  2. ↑ a b c d e f g Ignacio (Nacho) de la Higuera, Ellis Torrance, Amber Maluenda, George Kasun, Max Larson; Rita Clare: Cruciviruses / RNA-DNA Hybrid Viruses, Extreme Virus Lab (Stedman Lab), 2018. Insbesondere Fig. Cruciviridae
  3. ↑ NCBI: Sclerophthora macrospora virus A (species), (+)ssRNA-Virus
  4. ↑ NCBI: Plasmopara halstedii virus A (species)
  5. ↑ a b c d Simon Roux, François Enault, Gisèle Bronner, Daniel Vaulot, Patrick Forterre, Mart Krupovic: Chimeric viruses blur the borders between the major groups of eukaryotic single-stranded DNA viruses, in: Nat Commun 4:2700, 6. November 2013, doi:10.1038/ncomms3700. Siehe insbesondere Supplement 2 (xls).
  6. ↑ a b c Richard Harth: Criss-crossing viruses give rise to peculiar hybrid variants, Arizona State University, Biodesign Institute, 29. Oktober 2020; sowie
    Cruciviruses: Criss-Crossing Viruses Give Rise to Peculiar Hybrid Variants, auf: SciTechDaily vom 2. November 2020. Siehe insbes.
    Cruciviruses, alternativ hier: Cruciviruses
  7. ↑ a b c Geoffrey S. Diemer, Kenneth M. Stedman: A novel virus genome discovered in an extreme environment suggests recombination between unrelated groups of RNA and DNA viruses, auf: PDXScholar, University Library, Portland State University, 6. Dezember 2012. Ebenso in: Biol Direct. Band 7, Nr. 13, 11. Juni 2012, doi:10.1186/1745-6150-7-13, PMID 22515485, PMC 3372434 (freier Volltext)
  8. ↑ Mart Krupovic, Eugene V. Koonin: Evolution of eukaryotic single-stranded DNA viruses of the Bidnaviridae family from genes of four other groups of widely different viruses, in: Nature Sci Rep Band 4, Nr. 5347, 18. Juni 2014, doi:10.1038/srep05347. Siehe insbes. Fig. 1
  9. ↑ Eugene V. Koonin, Valerian V. Dolja: Expanding networks of RNA virus evolution, In: BMC Biology Band 10, Nr. 54, 20. Juni 2012, doi:10.1186/1741-7007-10-54
  10. ↑ Xiao Yu, Bo Li, Yanping Fu, Daohong Jiang, Said A Ghabrial, Guoqing Li, Youliang Peng, Jiatao Xie, Jiasen Cheng, Junbin Huang, Xianhong Yi: A geminivirus-related DNA mycovirus that confers hypovirulence to a plant pathogenic fungus, in: PNAS USA 107(18). 4. Mai 2010, S. 8387–8392, doi:10.1073/pnas.0913535107, PMID 20404139
  11. ↑ Darius Kazlauskas, Anisha Dayaram, Simona Kraberger, Sharyn Goldstein, Arvind Varsani, Mart Krupovic: Evolutionary history of ssDNA bacilladnaviruses features horizontal acquisition of the capsid gene from ssRNA nodaviruses. In: Virology. 504, 2017, S. 114–121. doi:10.1016/j.virol.2017.02.001. PMID 28189969.
  12. ↑ Ignacio (Nacho) de la Higuera, George W. Kasun, Ellis L. Torrance, Alyssa A. Pratt, Amberlee Maluenda, Jonathan Colombet, Arvind Varsani, Kenneth M. Stedman et al.; Stephen J. Giovannoni (Hrsg.): Unveiling Crucivirus Diversity by Mining Metagenomic Data, in: ASM mBio Band 11, Nr. 5, e01410-20; 1. September 2020; doi:10.1128/mBio.01410-20, PMID 32873755, PMC 7468197 (freier Volltext).
  13. ↑ Marli Vlok: Distribution and Diversity of Aquatic RNA Virus Assemblages in an Environmental Context, Thesis/Dissertation, Faculty of Graduate and Postdoctoral Studies (Botany) an der University of British Columbia (Vancouver), März 2018, 277 Seiten

Auf dieser Seite verwendete Medien

13062 2012 Article 325 Fig1 HTML-BSL-RDHV-genome-(A).png
Autor/Urheber: Geoffrey S. Diemer, Kenneth M. Stedman, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Organiztion of the BSL-RDHV genome. Schematic representations of tombusvirus, BSL-RDHV and Porcine circovirus 1 (PCV-1) genomes: Tombusviruses are linear ssRNA viruses, BSL-RDHV and PCV-1 are circular ssDNA viruses. Bars below ORFs indicate protein families detected by InterProScan.
Viruses-11-00710-g003 (Bl).png
Autor/Urheber: Rafaela S. Fontenele, Cristiano Lacorte, Natalia S. Lamas, Kara Schmidlin, Arvind Varsani, Simone G. Ribeiro, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Genome organisation of the "capybara associated cyclovirus", proposed member of genus Cyclovirus. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?id=2604905
Tombusviridae virion.jpg
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Schemazeichnungen eines Virusteilchens der Familie Tombusviridae (Querschnitt und Seitenansicht)
13062 2012 Article 325 Fig7 HTML-BSL-RDHV-CP+REP-Structure-(A).png
Autor/Urheber: Geoffrey S. Diemer, Kenneth M. Stedman, Lizenz: CC BY-SA 4.0
BSL-RDHV predicted protein structures. Structural analysis of the BSL-RDHV capsid protein: The predicted structure for residues 156–302 of the BSL-RDHV capsid protein monomer ORF is overlaid on the Tomato bushy stunt virus (PDB ID: 2TBV) and Melon necrotic spot virus (PDB ID: 2ZAH) capsid proteins (latter two are not shown). The predicted BSL-RDHV capsid is color-coded by the “Qres” dimensional structure-fitting parameter score, by BLOSUM80, and by percent amino acid sequence identity.
2tbv capsid ray.png
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The assembled capsid of tomato bushy stunt virus, the type species of the tombusvirus family. The capsid is composed of 180 individual monomers of the TBSV capsid protein (p41) arranged in a T=3 icosahedron. The three symmetrically distinct p41 monomers are colored in orange, blue, and green to highlight the quasi-equivalent arrangement of subunits.

From PDB ID 2TBV.

Hopper P, Harrison SC, Sauer RT. Structure of tomato bushy stunt virus. V. Coat protein sequence determination and its structural implications. J Mol Biol. 1984 Aug 25;177(4):701-13. PMID 6481803.
Circovirus virion.jpg
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Schemazeichnung eines Virions der Gattung Circovirus, Querschnitt und Seitenansicht
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BSL-RDHV predicted protein structures. Structural analysis of the BSL-RDHV replicase catalytic core: The predicted BSL-RDHV Rep nuclease domain structure (colored by Qres) threaded onto PCV2 Rep (PDB ID: 2HW0) in silver. The conserved active-site tyrosine is shown in yellow.