Mimivirus
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Mimivirus Inhalt • Entdeckung und allgemeine Informationen • Klassifizierung • Genom – Viren untypische Gene – Tyrosyl-tRNA Synthetase • Ursprung von grossen DNA Viren • Entstehung von Eukaryoten Entdeckung • 1992 in Bradford (England) im Wasserkreislauf eines Klimasystems. • Da sie grampositiv färben und wegen ihrer erstaunlichen Grösse wurden sie zuerst für grampositive Bakterien gehalten. • Die Wirtszellen des Virus sind Amöben Allgemeines zu Mimiviren • Durchmesser – 400nm • Struktur – Ikosaedrisch – 80nm lange Filamente • Genom – Lineare dsDNA • 2 inverted repeats an Enden. DNA kann evtl. auch zirkular vorliegen. – 1‘181‘404 bp Grössenvergleich Mycoplasma:Mimivirus Klassifizierung • NCLDV Viren (nucleocytoplasmic large DNA viruses) – – – – Poxviridae Phycodnaviridae Asfarviridae Iridoviridae Ein Vergleiche von Mimivirus ORFs mit viralen Proteinen führte zur Einführung einer neuen Familie von NCLDV Viren: – Mimiviridae • Mimivirus ist das erste Mitglied Das Mimivirus Genom • Sequenziert 2004 • 1262 ORFs identifiziert – Davon codieren 911 vermutlich für Proteine • Vergleich mit anderen Viren und Mikrooorganismen: – – – – RNA Viren DNA Viren Bakterien Pilze 1-25 Gene 10-300 Gene 500-6000 Gene ~6000 Gene Mimiviren und die 3 Domänen des Lebens • 63 COGs bekannt in allen einzelligen Genomen von Eukaryoten, Bakterien und Archaea. • COGs (Cluster of Orthologous Groups) sind Gruppen stark konservierter Proteine/Domänen. Alle in der Gruppe haben die gleiche oder eine sehr ähnliche Funktion. • 7 dieser COGs wurden im Mimivirus Genom identifiziert. • Phylogenetische Studie zeigt Mimivirus als eigene Domäne Für Viren untypische Gene Viele Gene im Mimivirus Genom wurden noch nie zuvor in Viren entdeckt. Einige Beispiele: • Gene involviert in Protein-Translation – tRNA Synthetase ähnliche Gene, Translations Faktoren, helicase... • DNA Reparatue Enzyme – Mimivirus ist ausserordentlich gut ausgerüstet zur Reparatur von DNA mismatches, Schäden durch Oxidation, Alkylierung oder UV Strahlung • Protein Faltung – Chaperone Proteine, evtl. benötigt für Assembly der Hüllproteine • Metabolismus – Proteine, homolog zu Enzymen des Glutamine Metabolismus (Asparagin Synthase, Glutamin Synthase, Guanosin 5‘monophosphat Synthase...) Tyrosyl-tRNA Synthetase (TyrRS) • Mimiviren codieren für 4 Homologe zu Aminoacyl-tRNA Sythetasen. • Aminoacyl-tRNA Synthetasen katalysieren die Übertragung der Aminosäuren auf die richtige tRNA. Dabei wird ATP verbraucht und Pyrophosphat freigesetzt. • Mimivirus TyrRS wurde exprimiert, gereinigt und die Aktivität untersucht. Æ Mimivirus TyrRS ist enzymatisch aktiv! Ursprung von DNA Viren Das Mimivirus Genom enthält Gene für alle wichtigen Schritte der mRNA Translation, ausser den Ribosomen selbst. 2 verschiedene Szenarien versuchen die Anwesenheit dieser mit der Translation im Zusammenhang stehenden Gene zu erklären: 1.Theorie • Die Gene wurden individuell von zellulären Organismen aufgenommen und dann dazu benutzt, die Translation im Wirt zu Gunsten des Virus zu kontrollieren. (-) Das individuelle Aneignen der Gene ist recht unwahrscheinlich. (-) Phylogenetische Untersuchungen sprechen dagegen, dass diese Gene „kürzlich“ von den Viren übernommen wurden. 2.Theorie • Diese Gene sind Relikte eines früher vollständigeren Protein-Translations Apparates, gingen aber langsam verloren. Ähnlich wie bei der Evolution von intrazellulären Bakterien. ÆKönnte der Mimivirus von einem komplexeren, autonomen Vorfahren abstammen? Weitere Spekulationen Die Resultate der Analyse des Mimivirus Genoms vertragen sich gut mit 2 Hypothesen: • 1.Hypothese: Eine Linie von grossen DNA Viren entstand vor der Auftrennung in die 3 Domänen des Lebens. • 2.Hypothese: Frühe Vorfahren der heutigen DNA Viren waren involviert in der Entstehung von Eukaryoten, also der Entstehung des Zellkerns. Viren und die Entstehung des Zellkern Es gibt verschiedene Theorien zur Entstehung von Eukaryoten, eine davon dreht sich um Viren: • Viren gab es bereits vor der Auftrennung in Eukaryoten, Bakterien und Archaea. • Ein Virus der in einem Archaea lebte (persistente Infektion) könnte der Startpunkt für die Entwicklung des Kerns gewesen sein. • Die Wirts DNA wanderte langsam zur viralen DNA in den Virus hinein. Das neue Genom enthielt somit genetische Information von beiden. Der Mimivirus macht die Unterscheidung zwischen kleinen Mikroorganismen und grossen DNA Viren auf einmal nicht mehr so einfach. Das Vorhandensein von Ribosomen ist der wichtigste Punkt indem sich diese kleinen, zellulären Lebensformen klar von Viren unterscheiden.
