Microbiologie in hapklare porties
Wetenschappers ontdekken gigantisch virus
In 1892 werd het eerste virus ontdekt. Het tabaksmozaïekvirus werd gevonden door Dmitri Ivanovsky, die op zoek was naar de oorzaak van een ziekte die tabaksplanten in heel Europa teisterde. Pas aan het einde van de jaren 1930 ontdekten wetenschappers, met behulp van een techniek die elektronenmicroscopie wordt genoemd, de grootte van het virus: ongeveer 300 nanometer lang en 18 nanometer in diameter. Terwijl het tabaksmozaïekvirus een relatief klein virus bleek te zijn, werden de meeste virussen jarenlang piepklein bevonden, meestal onder de 400 nm.
Maar onlangs hebben wetenschappers van de Universiteit van Wenen een gigantisch virus ontdekt dat een dodelijke menselijke parasiet infecteert. De parasiet Naegleria fowleri, ook wel de hersenetende amoebe genoemd, is berucht vanwege het veroorzaken van een zeldzame maar dodelijke herseninfectie. De parasiet komt voor in warm zoet water en kan extreem moeilijk te behandelen zijn, met een sterftecijfer bij mensen van 98%.
Het virus, dat de naam Catovirus naegleriensis kreeg en behoort tot de Mimiviridae familie van andere soortgelijke grote, besmettelijke virussen, werd geïsoleerd uit een afvalwaterzuiveringsinstallatie in Klosterneuburg, Oostenrijk. Onderzoekers ontdekten dat het genoom van het virus verrassend groot was, met een genoomgrootte van 1.163.307 nucleotiden, groter dan dat van sommige bacteriesoorten zoals de menselijke ziekteverwekker mycoplasma.
Hoewel het C. naegleriensis verschillende Naegleria-soorten infecteert, werd het aanvankelijk door onderzoekers aangetroffen in een amoebe genaamd Naegleria clarki. Deze amoebe komt vaak voor in zoetwateromgevingen, is ongevaarlijk voor mensen en voedt zich met bacteriën.
Toen de onderzoekers het genoom van het reuzenvirus nader bekeken, vonden ze veel typische kenmerken van de Mimiviridae-familie, waaronder genen voor replicatie, transcriptie en translatie.
C. naegleriensis had ook typische capside en core eiwitten. Capside-eiwitten geven het virus zijn structuur; ze houden het genetisch materiaal van het virus veilig en ingesloten. De kerneiwitten bevinden zich in het omhulsel van het virus en helpen bij de replicatie van het virus.
Onderzoekers ontdekten dat het virus genen had die betrokken zouden kunnen zijn bij de verdediging van het virus. Virofagen zijn virussen die andere virussen kunnen infecteren. De virale verdedigingsgenen van C. naegleriensis zouden gebruikt kunnen worden om zich te verdedigen tegen virofagen en hen te helpen overleven en zich te vermenigvuldigen binnen hun amoebe-gastheren.
De onderzoekers wilden vervolgens kijken hoe C. naegleriensis de amoebe-gastheer Naegleria clarki infecteert. Zodra de amoebe het reuzenvirus opslokt, een proces dat fagocytose wordt genoemd, maakt het virus zogenaamde virale fabrieken, gespecialiseerde structuren die virussen gebruiken om hun genetisch materiaal te repliceren en nieuwe virale deeltjes samen te stellen. Binnen 8 uur na de initiële infectie van het reuzenvirus was het in staat om de amoebe te lyseren, waarbij nieuwe virale nakomelingen vrijkwamen.
Virussen nemen vaak genetische elementen over van hun gastheer en dit reuzenvirus was daarop geen uitzondering. Het genoom van C. naegleriensis bevatte 37 genen die sterk leken op genen van protisten, waarvan er 16 niet gerelateerd waren aan de virale gastheersoort. Dit toont aan dat het reuzenvirus Naegleria infecteert, maar ook andere protistensoorten kan infecteren.
Naegleria amoeben kunnen zeer divers zijn en verschillende soorten gedijen bij zeer verschillende temperaturen, maar het was onbekend of het reuzenvirus in deze verschillende omgevingen kon overleven. Onderzoekers testten het vermogen van het virus om een reeks Naegleria-soorten te infecteren en ontdekten dat het virus elke geteste Naegleria-soort kon infecteren, inclusief Naegleria fowleri, de dodelijke menselijke ziekteverwekker. Het virus kon echter geen andere amoebesoorten infecteren, wat aangeeft dat het virus waarschijnlijk behoorlijk gespecialiseerd is in het infecteren van Naegleria.
Het vermogen van het C. naegleriensis om de dodelijke Naegleria fowleri te infecteren, zou het tot een veelbelovend biocontrolemiddel kunnen maken en een veelbelovende nieuwe manier kunnen bieden om populaties van de hersenetende amoebe terug te dringen. Decennialang dachten wetenschappers dat virussen klein en compact waren, maar nu er steeds meer reuzenvirussen worden ontdekt, leren we dat virussen diverser kunnen zijn dan we denken.
Link to the original post: Arthofer, P., Panhölzl, F., Delafont, V. et al. A giant virus infecting the amoeboflagellate Naegleria. Nat Commun 15, 3307 (2024).
Featured image: Image made by the author with Canva.com
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 