Un héros microscopique est caché dans le domaine de la virologie, à 100 kilomètres au nord d’Oahu, dans le domaine de la virologie dans les eaux du Pacifique Nord. Il s’agit du PELV-1, un virus géant qui peut infecter de minuscules dinofagellats de pélagodinium. Ce qui le rend vraiment rare, ce n’est pas seulement la taille (le conteneur est d’environ 200 nanomètres), mais aussi la queue extrêmement longue qui atteint jusqu’à 2,3 micromètres, ce qui en fait la queue la plus longue enregistrée sur un virus culturel. Cette caractéristique inhabituelle dans le monde viral ne remet pas en question les classifications connues, mais aussi les questions fascinantes sur l’évolution et l’écologie de ces organismes.
L’étude, menée par une équipe des scientifiques océaniques de l’Université d’Hawaï et publiée en tant qu’impression préliminaire en biorxiv, présente la première définition détaillée de la morphologie et du génome de PELV-1. Selon les auteurs, «30 nanomètres de largeur de la structure en forme de queue peuvent s’étendre jusqu’à 2,3 µm, il s’agit de l’extension virale la plus longue décrite à ce jour.» Les résultats comprennent également le génome d’un deuxième virus associé appelé KO-PELV, qui est très faible. Les deux sont des membres de la famille Mesomiviviridae, mais Pelv-1 se démarque avec son arsenal métabolique et structurel qui peut changer notre compréhension de la façon dont les virus interagissent avec le plancton de mer.
Le contexte d’une découverte inattendue
Jusqu’à présent, les dinoflagellates infectés par les virus étaient rares et n’ont pas été suffisamment caractérisés. Ce groupe Microalg, qui a une énorme importance écologique, participe à une symbiose maritime nocive et à des éclats d’algues. Cependant, leurs relations avec les virus restent un domaine qui n’a pas encore été découvert. Avant le PELV-1, seuls deux virus d’ADN à double emballage géants, qui pouvaient infecter l’espèce d’hétérocapsa, n’étaient définis et aucun d’entre eux n’avait de génome doublé.
Le PELV-1 a été obtenu à partir d’un point significatif appelé station Aloha dans le Pacifique, un endroit où des échantillons d’eau ont été prélevés à une profondeur de 25 mètres. Ici, dans un environnement oligotrophe à faible biomasse, les virus et les hôtes ont été isolés et cultivés. Cet environnement environnemental est très important pour comprendre pourquoi une queue aussi longue peut fournir un avantage: l’expansion de la plage de recherche d’hôtes dans les mauvaises eaux en termes d’organisme peut faire la différence entre une infection réussie et infructueuse.
Une incroyable diversité morphologique
L’analyse microscopique a révélé que le PELV-1 se trouve dans cinq morphotypes qui diffèrent dans la présence et la longueur des extensions, et non sous une seule forme. Il s’agit notamment du morphotype 1 avec une queue très longue et mince, et le morphotype 5, combinant cette queue avec une saillie courte et épaisse. Dans d’autres cas, les chercheurs ont observé des particules de non-queue et ont fait penser que le virus s’est formé après avoir quitté la cellule hôte; C’est une situation rare.
Dans les images au microscope électronique, la queue PELV-1 apparaît parfois sous la forme d’un double tube avec 30 nanomètres à l’extérieur, ce qui révèle parfois trois fibres terminales possibles. La capside a un Olan de clarté en forme d’étoile qui est une caractéristique typique des mimivirus et peut jouer un rôle dans la libération de matériel génétique.
Stratégies d’infection et cycle de vie
La série chronologique de l’infection a montré que le PELV-1 adhère à la surface du dinofagellat en utilisant sa queue dans les premières heures après le contact. Cependant, il n’y a aucune preuve que cette structure perce la paroi cellulaire; On voit que l’entrée se produit avec un processus similaire à l’endocytose ou même à la phagocytose. Le virus augmente après être entré dans la cellule et environ 12 heures après l’infection, la cellule libère le virion sans queue comme lize.
Cette constatation a conduit les auteurs à affirmer que la queue est probablement constituée de protéines virales auto-formant à l’extérieur de la cellule; Cependant, la vérification expérimentale n’est pas encore disponible. Bien que ce modèle rappelle à d’autres virus géants avec des extensions complexes, la longueur record du PELV-1 l’a placée dans une catégorie unique.
Un génome qui multiplie les possibilités
Génome PELV-1, 459 kilobase longueur, codes 467 gène et 9 transfert de l’ARN. Parmi les éléments les plus remarquables figurent trois gènes associés aux fibres de queue, dont une cyanobactérie infectée, qui infecte les cyanobactéries. De plus, les acides aminés, les glucides, les lipides et l’acide tricarboxylique contiennent des gènes qui jouent un rôle dans le métabolisme, ce qui indique qu’il a un potentiel important pour manipuler le métabolisme du manoir pendant l’infection.
D’autres gènes pertinents incluent un complexe qui collecte des protéines de type léger, de type rhodopine, des canaux ioniques et des porteurs de sucre. Ii La rodopsine virale, qui appartient au groupe, peut fonctionner comme un canal ionique activé par la lumière; Il s’agit d’un outil inhabituel dans un virus et indique qu’il existe d’excellentes adaptations à l’environnement océanique. Des protéines de réponse au stress telles que HSP70 et des protéines de choc à froid ont également été détectées, ce qui peut aider le virus à s’appuyer sur des conditions difficiles au sein de l’hôte.
Ami silencieux: co-pelv
Au cours du même processus de séquence, l’équipe a détecté la présence de Co-PELV, un deuxième génome viral avec 504 kilobs et 569 gènes. Bien qu’il manque de protéines de queue, il partage la plupart du répertoire métabolique du PELV-1 et contient des gènes potentiellement nouveaux pour les virus culturels tels que la chlorophylase et l’amvaporine. L’Akvaporin peut avoir des effets significatifs sur le contrôle de l’eau intracellulaire chez l’hôte, même en termes d’affecter son comportement et sa mobilité. Cependant, le co-pelv est extrêmement rare dans les échantillons, ce qui a empêché la caractérisation de la morphologie.
Distribution mondiale et importance écologique
L’analyse des bases de données métagénomiques telles que le projet Tara Oceans a montré que PELV-1 et CO-PELV sont situés dans différentes régions océaniques et de la surface à la couche mésopélagique. La détection fréquente de 0,22 à 3 micromètres de taille renforce l’idée que ces virus peuvent jouer un rôle plus répandu dans l’écologie du plancton qu’on ne le pensait auparavant.
La longueur extraordinaire de la queue de Pelv-1 soulève des questions sur la fonction complète. Comme le soulignent les auteurs, «une longue extension peut augmenter les taux de rencontre du manoir dans les faibles systèmes de biomasse». Cela montre que l’évolution fournit un outil physique pour compenser la rareté des objectifs potentiels dans l’océan ouvert à ce virus.
Inférences en termes de biologie et de virologie
La découverte du PELV-1 élargit la gamme de diversité morphologique et génétique connue dans les virus de la mer. Il souligne également l’importance d’être isolé et examiné pour mieux comprendre les effets des virus du phytoplancton sur des processus tels que les nutriments océaniques et le cycle du carbone. De telles recherches révèlent également leur capacité à réutiliser et à réutiliser les gènes des hôtes des virus et à intégrer traditionnellement associé aux organismes cellulaires.
L’étude documente non seulement la durée d’enregistrement d’une extension virale, mais propose également un système modèle pour étudier comment la morphologie affecte l’écologie virale et les avantages adaptatifs que ces structures peuvent fournir. Le PELV-1 peut être un élément important pour comprendre comment les virus géants interagissent avec les hôtes dans des environnements maritimes oligotrophes et comment ces interactions façonnent les écosystèmes à l’échelle globale.
