Sputnik-Virus

Sputnik-Virus
Systematik
Reich: Viren
Ordnung: nicht klassifiziert
Familie: nicht klassifiziert
Gattung: nicht klassifiziert
Art: Sputnik-Virus
Taxonomische Merkmale
Genom: dsDNA zirkulär
Baltimore: Gruppe 1
Symmetrie: ikosaedrisch
Hülle: keine
Wissenschaftlicher Name
nicht festgelegt
Taxon-Kurzbezeichnung
nicht festgelegt
Links

Das Sputnik-Virus ist ein noch nicht näher klassifiziertes Virus, das sich in der Amöbe Acanthamoeba castellanii nur in Gegenwart eines weiteren Virus aus der Gattung Mimivirus vermehren kann. Es wurde 2008 als begleitendes Virus entdeckt und für ihn als möglichen Vertreter einer mutmaßlich neuen Gruppe von Erregern, die Bezeichnung „Virophage“ vorgeschlagen. Tatsächlich vermehrt sich das Sputnik-Virus jedoch nicht im Virion des Mimivirus, sondern nutzt den durch das Mimivirus umgestalteten Proteinsyntheseapparat der Zelle (Viroplasma) und ist von den Replikationsenzymen des Mimivirus abhängig. Damit ist es in seinem Vermehrungsverhalten dem Hepatitis-D-Virus (Virusoid) und den Adeno-assoziierten Viren (Gattung Dependovirus) bei tierischen Viren und den Satellitenviren bei einigen Pflanzenviren sehr ähnlich.

Genom

Das Genom des Sputnik-Virus besteht aus einer doppelsträngigen DNA, die ringförmig geschlossen ist. Sie ist 18.343 kb groß und zeichnet sich ähnlich den Mimiviren durch einen sehr geringen GC-Gehalt von 27 % aus. Das Genom enthält 21 mögliche Offene Leserahmen (ORF), die sich zum Teil überlappen. Durch Vergleich der aus ihnen ableitbaren Proteinsequenzen mit bekannten Proteinen, konnte bei einigen Genprodukten eine wahrscheinliche, homologe Sekundärstruktur und damit eine mögliche Funktion abgleitet werden. Im Virion des Sputnik-Virus sind drei Proteine mittels Polyacrylamid-Gelelektrophorese als Strukturproteine identifiziert, die nach MALDI-TOF-Daten den ORFs 8, 19 und 20 zugeordnet werden konnten. Die Proteinsequenzen aus ORF 6 und 12 haben eine gewisse Ähnlichkeit mit Proteinen des Acanthamoeba-polyphaga-Mimivirus APMV (MIMI R196 und MIMI R546). Die Gensequenzen des Sputnik-Virus setzen sich somit neben bislang unbekannten viralen Sequenzen aus zwei weiteren Anteilen zusammen, die einerseits dem Mimivirus-Genom und andererseits bekannten Sequenzen aus Viren ähneln, die Archaeen oder Bakterien zum Wirt haben. Während der Replikation der Sputnik-Virus-DNA kann es zu Genaustauschen mit dem APMV kommen.

ORF Aminosäuren mögliche Funktion Protein-Homologe
ORF 1 144 unbekannt unbekannt
ORF 2 114 unbekannt unbekannt
ORF 3 245 DNA-Verpackung RecA-Superfamilie ATPasen (54 %)
ORF 4 139 Transkriptions-Regulation? Zinkfingerproteine
ORF 5 119 unbekannt unbekannt
ORF 6 310 Protein-Protein-Interaktion im Viroplasma? Tripel-Helix-Proteine, MIMI R196 (53 %)
ORF 7 236 Protein-Protein-Interaktion im Viroplasma? Tripel-Helix-Proteine, TNF-assoziiertes Protein 5 (27 %)
ORF 8 184 Strukturprotein, Kapsid unbekannt
ORF 9 175 unbekannt unbekannt
ORF 10 226 DNA-Integrase Integrase-Familie bei Bakteriophagen (27 %), Tyr-Rekombinase
ORF 11 162 unbekannt unbekannt
ORF 12 152 unbekannt MIMI R546 (64 %)
ORF 13 779 DNA-Replikation (virale DNA-Polymerase) DNA-Primase, Helikase
ORF 14 114 Transkriptions-Regulation? Zinkfingerproteine
ORF 15 109 Membranprotein? keine
ORF 16 130 unbekannt unbekannt
ORF 17 88 DNA-Bindeprotein IS3-Superfamilie Transposasen
ORF 18 167 unbekannt unbekannt
ORF 19 218 Strukturproteine, Kapsid unbekannt
ORF 20 595 Strukturproteine, Haupt-Kapsidprotein unbekannt
ORF 21 438 unbekannt unbekannt

Morphologie

Die Virionen des Sputnik-Virus sind etwa 50 nm im Durchmesser groß und bestehen aus einem unbehüllten, ikosaedrischen Kapsid. Das Kapsid wird wahrscheinlich ausschließlich von einem 595 Aminosäuren großen Kapsidprotein gebildet (ORF 20); zwei weitere Strukturproteine (ORF 8 und 19) finden sich nur jeweils einmal im Virion. In infizierten Amöben findet man dicht gedrängte Aggregate von Sputnik-Kapsiden im Bereich des Viroplasmas. Da das Virus die Verpackung und Morphogenese des APMV beeinträchtigt, können mitverpackte Sputnik-Viren im Inneren von deformierten, defekten APMV-Virionen gefunden werden.

Biologische Bedeutung

Das Sputnik-Virus ist ein erstes Beispiel für eine abhängige Vermehrung und einen genetischen Austausch zwischen zwei marinen Virusarten. Dies war bisher nur bei Pflanzenviren, Bakteriophagen und animalen Viren (Virusoiden) beschrieben worden. Obwohl bekannt ist, dass Viren (insbesondere Bakteriophagen) als Femto- bzw. Virioplankton die größte Biomasse und wahrscheinlich die artenreichste Gruppe in den Ozeanen und anderen Gewässern darstellen[1], sind sie in ihrem ökologischen und genetischen Zusammenhang nur wenig erforscht. Das neu entdeckte Mimivirus und ihm ähnliche genetische Elemente sind in marinen Ökosystemen regelmäßig nachweisbar.[2] Da die taxonomische und phylogenetische Stellung des Mimivirus selbst noch unklar ist, gilt dies auch für das Verhältnis von Mimivirus zu Sputnik-Virus. Große Genabschnitte des Mimivirus sind bakteriellen Genen (Plasmid-ähnlich) und eukaryotischen Genen der parasitierten Alge sehr ähnlich, was auf einem horizontalen Gentransfer zwischen Virus und Wirt sowie auf einen möglichen bakteriellen Ursprung der Evolution des Mimivirus beruhen könnte.[3] Davon ausgehend kann postuliert werden, dass das Sputnik-Virus ein ursprünglicher Bakteriophage jenes Ursprungsbakteriums darstellen würde, aus dem sich das Mimivirus durch Verlust eines eigenen Syntheseapparates entwickelte.

Quellen

  • B. La Scola et al.: The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus. Nature (2008) 455(7209): S. 100-104 PMID 18690211
  • H. Ogata H, J. M. Claverie: Microbiology. How to infect a Mimivirus. Science (2008) Sep 5; 321(5894): S. 1305-1306 PMID 18772426

Einzelnachweise

  1. K. E. Wommack, R. R. Colwell: Virioplankton: viruses in aquatic ecosystems. Microbiology and Molecular Biology Reviews (2000) 64,1: S. 69-114 PMID 10704475 (Volltext)
  2. A. Monier, J. M. Claverie, H. Ogata: Taxonomic distribution of large DNA viruses in the sea. Genome Biol. (2008) 9(7):R106 PMID 18598358
  3. D. Moreira, C. Brochier-Armanet: Giant viruses, giant chimeras: the multiple evolutionary histories of Mimivirus genes. BMC Evol Biol. (2008) 8: S. 12 PMID 18205905

Weblinks

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