Punuivirus latens
Spezies der Riesenviren-Gattung Punuivirus
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Punuivirus latens ist die einzige offiziell bestätigte Spezies der Riesenviren-Gattung Punuivirus. Diese Viren der Familie Allomimiviridae lagern sich ins Genom ihrer Algenwirt als sog. GEVE (giant endogenous viral element, riesiges endogenes virales Element) ein, wo man sie zuerst gefunden hatte. Eine genaue Untersuchung zeigte aber, dass (zumindest einige der GEVEs) unter geeigneten Umständen Viruspartikel ausbilden und infektiös werden können. Das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) hat am 20. März 2026 mit P. latens die erste GEVE-Spezies offiziell bestätigt.
| Punuivirus latens[1] | ||||||||||||||||||||
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Die Kapside der Viruspartikel von Punuivirus latens haben eine ikosaedrische Symmetrie | ||||||||||||||||||||
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| Taxonomische Merkmale | ||||||||||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||||||||||
| Punuivirus latens[1] | ||||||||||||||||||||
| Links | ||||||||||||||||||||
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Beschreibung
Arten der einzelligen Grünalge Chlamydomonas dienen seit Langem als Modellorganismen für die Biologie der Eukaryoten und speziell auch die Photosynthese. Allerdings blieb ihre mögliche Wechselwirkung mit Viren in der Umwelt lange Zeit unklar. Die Entdeckung riesiger endogener viraler Elemente (giant endogenous viral elements, GEVEs) in einer Vielzahl von Protisten-Genomen in der Zeit bis 2025 eröffnete jedoch die Möglichkeit, eine mutmaßliche „latente Infektionsstrategie“ (latent viral infection strategy, vgl. „Temperenz“) bei Riesenviren zu untersuchen. Solche GEVEs können prominente Merkmale eukaryotischer Genome sein, weisen aber auch häufig deutliche Anzeichen „genomischer Erosion“[A. 1] (darunter Duplikationen, Methylierung und Intron-Invasion.[3]) auf. Die Beobachtung, dass einige Feldisolate von Chlamydomonas reinhardtii Signaturen von GEVEs aufweisen, legte daher nahe, dass diese Alge auch als wertvolles Modell zur Untersuchung der Dynamik endogener Riesenviren in der Natur dienen könnte.[4]
Wie von Maria Erazo-Garcia et al. im Frühjahr 2025 berichtet, weist der Stamm CC-2937 von Chlamydomonas reinhardtii auf Chromosom 15 ein zusammenhängendes GEVE auf, das durch terminale inverted Repeats (TIRs) von 10,8 und 14,8 kbp (Kilo-Basenpaare) Länge begrenzt wird (diese unterschiedlich Länge ist bedingt durch eine variable Länge der Satellitensequenzen (englisch variable-length satellite array) in den TIRs am Anfang und am Ende). Mithilfe von Langsequenzierung (long-read sequencing) fanden die Autoren heraus, dass dieses endogene Viruselement aktive (infektiöse) Viruspartikel sowohl in scheinbar gesunden Algenkulturen als auch in Wildpopulationen produzieren kann, insbesondere reichern sich diese während der stationären Wachstumsphase von Flüssigkulturen an. Diese Beobachtung lässt es gerechtfertigt erscheinen, diesem neuen Virusisolat einen offiziellen Virusnamen (Punuivirus latens) zu geben. Da sich diese Viren normalerweise als GEVE im Wirtsgenom „verstecken“, wird diese Infektionsstrategie auch ‚kryptisch‘ (von griechisch κρυπτός kryptós, deutsch ‚versteckt‘, ‚verborgen‘, ‚geheim‘) genannt. Mit einer Genomgröße von 617 kbp (Kilo-Basenpaaren) gehört dieses Virus zu den Riesenviren.[4]
Das weitverbreitete Vorkommen von Virusrelikten (englisch virus relicts, d. h. Virusgenom-Bruchstücken) bei Chlamydomonas reinhardtii deutet darauf hin, dass zum einen die Integration von Punuivirus latens bei dieser Alge häufig vorkommt, dass aber zum anderen Selektionsprozesse zur Deaktivierung des Virus führen.[4]
Das GEVE (d. h. das Riesenvirus-Genom) ist von 6 bp langen Zielsequenz-Duplikationen (target site duplications, TSDs) flankiert, die charakteristisch für verschiedene Familien von DD(E/D)-Integrasen sind. Es enthält mehrere RNA-gesteuerte Nukleasen (RNA-guided nucleases, RGNs),[A. 2][5] die von mobilen Sequenzen kodiert werden und zusammen mit anderen Proteinen in seine Virionen (Viruspartikel) verpackt sind. Das GEVE kodiert mehrere egoistische genetische Elemente, darunter mehrere Transposasen, inklusive Fanzor-Nukleasen – diese sind während der Infektion aktiv. Neben dem GEVE wurden im Genom von C. reinhardtii CC-2937 auch zwei der oben erwähnten Relikte identifiziert (auf Chromosom 7 und 16).[4]
Systematik
Äußere Systematik und Phylogenie
| Phylogenie der Allomimiviridae [IM_12][7][8] | |||||||||||||||||||||||||||
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- PX: Chitovirales
- AF: Asfuvirales
- PM: Pimascovirales
- PV: „Pandoravirales“
- AG: Algavirales
- AG_01: Prasinovirus ⇒ „Prasinoviridae“
- AG_02: Chlorovirus
- AG_04: Raphidovirus
- AG_03: kein Name zugewiesen
- IM: Imitervirales
- IM_01: Mesomimiviridae
- IN_07: „Imitervirales-07“[11]
- IM_08: „Choanovirus“ & Verwandte (Familie)
- IM_09: Schizomimiviridae
- IM_12: Allomimiviridae
- IM_16: Mimiviridae
- IM_02, IM_06, IM_13, IM_14, IM_18: kein Name zugewiesen
- Mitglieder:
- TetV-1: Tetraselmis-Virus 1 (Oceanusvirus kaneohense)
- PoV: Pyramimonas-orientalis-Virus (Heliosvirus raunefjordenense)
- AaV: Aureococcus-anophagefferens-Virus (Kratosvirus quantuckense)
- CpV: Chrysochromulina-parva-Virus (Tethysvirus ontarioense)
- PgV: Phaeocystis-globosa-Virus (Tethysvirus hollandense)
- ChoanoV: „Choanoflagellaten-Virus 1“ & „2“ (Vorschlag)
Wie Maria Erazo-Garcia et al. herausfanden, beherbergen natürliche Stämme verschiedener Chlamydomonas-Arten verwandte Riesenviren, die eine vergleichbare Infektionsdynamik aufweisen; ein Beispiel ist das Chlamydomonas-Isolat Ors24 aus dem Örsjön-See[12] in der Provinz Gävleborgs län (Südschweden). Offenbar sind derartige kryptische Infektionsstrategien bei großen Protistenviren weit verbreitet.[4]
Darüber hinaus liefern wir Hinweise darauf, dass natürliche Chlamydomonas-Isolate sowohl dieser als auch anderer Spezies aus Süßwasserumgebungen GEVEs beherbergen, die eng mit dem von C. reinhardtii CC-2937 verwandt sind. Sie weisen eine vergleichbare Infektionsdynamik auf. Auch bei anderen Mikroalgen wurden GEVEs gefunden, die den Algavirales oder den Imitervirales (Allomimiviridae) zuzuordnen sind. Natürlich muss im Einzelfall für die Anerkennung als Virusspezies nachgewiesen werden, dass ein GEVE unter geeigneten Umständen infektiöse Viruspartikel ausbilden kann. Immerhin lässt sich schließen, dass diese kryptische Infektionsstrategie bei Riesenviren der Protisten weit verbreitet ist.[4]
Innere Systematik
Die innere Systematik dieser – was die offizielle Bestätigung durch das ICTV angeht – monotypischen Virusgattung ist mit Stand 20. April 2026 wie folgt:[13][14][7]
Gattung Punuivirus
- Spezies Punuivirus latens
- Spezies „Chlamydomonas sp. Kgh18 GEVE“ – Fundort: Krageholmssjön-See[16] in der Provinz Skåne län (Südschweden)[7][4]
- Spezies „Chlamydomonas sp. Ors24 GEVE“ – Fundort: Örsjön-See[17] in der Provinz Gävleborgs län (Südschweden)[7][4]
- Spezies „Chlamydomonas incerta GEVE“[6]
In den Chlamydomonas-Stämmen CC-3065 und CC-2931 wurden keine GEVEs identifiziert.[6]
Etymologie
Der Gattungsname Punuivirus ist benannt nach der Gottheit Puñuy aus der Mythologie der Inka: Puñuy (auch Puñui genannt) verkörpert dort die Träume und den ungestörten Schlaf. In Cusco gab es ein ihr geweihtes Heiligtum, wo Rituale durchgeführt wurden, um einen erholsamen Schlaf zu erlangen und nicht im Schlaf zu sterben.[18][4]
Das Art-Epitheton latens ist lateinisch mit der Bedeutung ‚latent‘ und verweist auf die latente Infektion der Algenwirte als Strategie dieser Viren.[14][4]
Bedeutung
GEVEs sind markante Strukturen, die große Mengen viraler Gene zum Genom ihrer Wirte beitragen können; beispielsweise enthält das Genom der Grünalge Tetrabaena socialis zwei GEVEs mit einer Gesamtgröße größer als 3 Mbp (Megabasenpaare), während der Pilz Rhizophagus irregularis mit 1,5 Mbp das längste als zusammenhängend erkannte GEVE aufweist (Stand 2025). Trotz des großen Beitrags von GEVEs zu vielen eukaryotischen Genomen ist weiterhin unklar, ob diese Elemente durch aktive Integration von Viren der Nucleocytoviricota (NCLDVs) im Rahmen ihres Infektionszyklus entstanden bzw. entstehen; oder ob sie lediglich durch zufällige Integration während einer ins Stocken geratenen Infektionen dorthin gelangten.[4]
Anmerkungen
- Veränderungen, u. a. beim vertikalen Gentransfer
- RNA-gesteuerte Nukleasen (RNA-guided nucleases, RGNs) sind spezialisierte Nukleasen, d. h. Nukleinsäuren spaltende Enzyme, bei denen mithilfe einer anpassbaren RNA-Leitsequenz die eigentliche Nuklease zu einer spezifischen DNA-Sequenz für die Spaltung gelenkt wird. Prominentestes Beispiel ist CRISPR-Cas9.
- Links:[6]
- Coelastrella sp UTEX_B_3026 – GEVE (AG_02)
- Tetradesmus obliquus – GEVE (AG_02)
- Cymbomonas tetramitiformis – GEVE (AG_03)
- Chlamydomonas reinhardtii CC2938 – GEVE (AG_03)
- Coccomyxa sp. LA000219 – GEVE (IM incertae sedis)
- Yamagishiella unicocca – (+) und (-) GEVE (beide IM_12)
- Tetrabaena socialis – GEVE1 und GEVE2 (beide IM_12)
Weblinks
- Lexi Clatterbuck: Researchers discover large dormant virus can be reactivated in model green alga. Auf: Virginia Tech VT (vt.edu) vom 10. April 2025.
- Researchers discover large dormant virus can be reactivated in model green alga. auf: phys.org vom 10. August 2025.
- Punuivirus：藻类病毒研究的新挑战——基因组整合、生物技术应用及生态影响的深度解析 (Punuivirus：Neue Herausforderungen in der Algenvirusforschung: Detaillierte Analyse der Genomintegration, biotechnologischer Anwendungen und ökologischer Auswirkungen). Auf: forwardpathway.com, Stand: 9. September 2025 (chinesisch). Dazu: Punuivirus (chinesisch).
Weiterführende Literatur
- Luke A. Sarre, Iana V. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marine Olivetta, Hiroshi Suga, Omaya Dudin, Arnau Sebé-Pedrós, Alex de Mendoza: DNA methylation enables recurrent endogenization of giant viruses in an animal relative. In: Science Advances, Band 10, Nr. 28, 12. Juli 2024; doi:10.1126/sciadv.ado6406 (englisch). Wirt: Amoebidium appalachense