Ushikuvirus
provisorische Bezeichnung einer 2025 vorgeschlagenen Spezies im von Riesenviren des Phylums Nucleocytoviricota (NCLDVs)
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„Ushikuvirus sp. F10“ ist die provisorische Bezeichnung einer 2025 vorgeschlagenen Spezies[6] von Riesenviren des Phylums Nucleocytoviricota (NCLDVs). Das bei seiner Entdeckung 2025 am nächsten verwandte bekannte Virus ist „Clandestinovirus ST1“ (CLV-ST1); die aus beiden Viren bestehende Klade steht ihrerseits der Familie Mamonoviridae am nächsten;[3] was mit einer bereits früher diskutierten Klassifizierung dieser gesamten Virusgruppe und der Familie „Pandoraviridae“ zur vorgeschlagenen Ordnung „Pandoravirales“[1][2] innerhalb der Klasse Megaviricetes verträglich ist.
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Die Cryo-EM eines „Ushikuvirus“-Partikels zeigt | ||||||||||||||||||
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| „Ushikuvirus“ | ||||||||||||||||||
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Beschreibung
Fundort
„Ushikuvirus sp. F10“ wurde in einem Süßwasserteich namens Ushiku-numa (englisch Lake Ushiku) in der Präfektur Ibaraki, Japan, isoliert.[6][3]
Wirt
Wie „Clandestinovirus“ CLV-ST1, so infiziert „Ushikuvirus sp. F10“ ausschließlich Amöben der Gattung Vermamoeba (Klasse Tubulinea); während die bekannten Mitglieder der verwandten Familie Mamonoviridae Amöben der Gattung Acanthamoeba (Klasse Discosea) infizieren.[3]
Morphologie und Infektionszyklus
Schematisches Modell der Vermehrung & Freisetzung von „Ushikuvirus“
Die Familie Mamonoviridae besteht nur aus der Gattung Medusavirus mit drei Arten: Medusavirus medusae, Medusavirus sthenus und dem kuz zuvor beschriebenen „Medusavirus euryale“ [Medusavirus sp. 'euryale'[7]] (mit Stand Ende 2025). „Ushikuvirus“ ähnelt morphologisch den Mitgliedern dieser Familie (d. h. der Gattung Medusavirus), indem die Virionen (Viruspartikel) eine ikosaedrische Form mit zahlreichen kurzen Spikes auf der Kapsidoberfläche aufweisen. „Ushikuvirus“ zeigt jedoch auch mehrere bemerkenswerte Merkmale, die bei den anderen Viren nicht zu finden sind:[3]
- Es gibt auf der Kapsidoberfläche mehrere Spikes mit Kappen („cap structures“), von denen einige filamentöse oder faserartige Ausläufer haben, die bei Medusavirus so nicht zu finden sind.
- Der Infektionszyklus ist länger als der von Medusavirus und „Clandestinovirus“. Dabei zeigt das Virus einen einzigartigen „zytopathischen Effekt“ (cytopathic effect, CPE), indem es eine Vergrößerung der infizierten Vermamoeba-Wirtszellen verursacht.
- Das Virus bildet wie andere Riesenviren eine Virusfabrik (viral factory) zur Replikation. Im Gegensatz zu Medusavirus und „Clandestinovirus“, die sich innerhalb des intakten Wirtskerns vermehren, zerstört es ähnlich wie „Pandoravirus“ die Kernmembran der Wirtszellen, um Viruspartikel freizusetzen.[3]
Darüber hinaus wurde in der mit „Ushikuvirus“ infizierten Kulturumgebung beobachtet, dass die Wirtsamöben Zysten bilden. Die Zystenbildung ist ein häufiges Merkmal bei Acanthamoeba-Zellen, die mit Arten der Gattung Medusavirus infiziert sind; sie war aber bei Vermamoeba-Zellen zuvor nur für Infektionen mit „Faustovirus mariensis“ beschrieben worden.[3]
Genom und Proteom
Das dsDNA-Genom von „Ushikuvirus sp. F10“ ist mindestens 666.605 bp groß. Die Analyse der Gesamtgenomsequenz führte zur Rekonstruktion von zwei Teilen (Contigs bzw. englisch scaffolds, wie bei „Clandestinovirus“) mit einer Länge von 652.555 und 14.050 bp, was darauf hindeutet, dass das gesamte Genom mindestens 666.605 bp lang ist. Es enthält insgesamt 784 Gene, der GC-Gehalt beträgt 47,90 %. Die Analysen ergaben, dass ein erheblicher Anteil (58 %) der Offenen Leserahmen (ORFs) ORFans sind und (nur) 25 % der ORFs denen anderer Viren aus dem Phylum Nucleocytoviricota ähneln. Unter den ORFs, die überhaupt Sequenzähnlichkeiten mit anderen Viren aufweisen, ist ein großer Anteil (80 %) „Clandestinovirus“-Sequenzen ähnlich. Wie bei Eukaryoten kodiert das Virusgenom einen vollständigen Satz von Histonen.[3]
Phylogenie und Systematik
Alle diese Medusaviren infizieren laut Berichten die Amöbenart Acanthamoeba castellanii; das mit dieser Familie eng verwandte „Clandestinovirus“ infiziert hingegen die Amöbengattung Vermamoeba. Bei diesen Viren findet die Genomreplikation im Zellkern der Wirtszelle statt (Kennzeichen der Nucleocytoviricota, NCLDVs).[A. 2] Die Ergebnisse deuten auf eine phylogenetischen Link zwischen den Mamonoviridae und Riesenviren wie „Pandoravirus“: Die Eigenschaften deuten darauf hin, dass „Ushikuvirus sp. 10“ als isoliertes Riesenvirus mit „Clandestinovirus“ und der Familie Mamonoviridae verwandt ist. Es könnte damit ein Schlüsseltaxon für die Aufklärung der Virus-Wirt-Beziehungen und der Evolution der aus diesen Viren bestehenden Verwandtschaftsgruppe (Klade) darstellen.[3] Zwei weitere Viren, „Usurpativirus“ und „Furtivovirus“, sind ebenfalls nahe mit „Clandestinovirus“ verwandt, und weniger nahe mit der Gattung Medusavirus (d. h. assoziiert mit – nicht Mitglied in – der Familie Mamonoviridae). Sie infizieren ebenfalls Vermamoeba vermiformis.[4][8][5]
Der aus dem Proteom abgeleitete Stammbaum der DNA-Viren deutet darauf hin, dass die Stellung der Klade mit „Ushikuvirus“ und „Clandestinovirus“ basaler ist als die Diversifizierung der Familie Mamonoviridae. Dies führt zur Hypothese, dass die Abspaltung der Vorfahren von „Ushikuvirus“ und „Clandestinovirus“ vom Vorfahren der Familie Mamonoviridae mit der Trennung der Amöben-Klassen Discosea (mit Acanthamoeba) und Tubulinea (mit Vermamoeba) zusammenfällt.[3]
Bedeutung
Evolution
Die Virale Eukaryogenese ist eine Hypothese, nach der – gemäß Vorschlag von Philip Bell und Masaharu Takemura – der Zellkern eukaryotischer Zellen[A. 3] aus einem großen DNA-Virus wie dem Pockenvirus (Virus-Phylum Nucleocytoviricota, NCLDVs) entstanden ist, als dieses einen Vorfahren unter den Archaeen infizierte. Anstatt die Wirtszelle zu töten, etablierte sich das Virus langfristig in dessen Zytoplasma, erwarb im Laufe der Zeit wichtige Gene vom Wirt und wurde zu dem, was wir heute als Zellkern eukaryotischer Zellen kennen. Somit hätten nach dieser Annahme Viren eine grundlegende Rolle bei der Evolution von Mikroorganismen und der Entstehung des komplexen Lebens überhaupt gespielt.
- Ein wichtiges Argument für die These ist die Ausbildung von Virusfabriken in den infizierten Zellen.
- Weiters gilt der Umstand, dass „Ushikuvirus“ wie auch Medusavirus einen vollständigen Satz an Histonen kodieren, als Argument für die Hypothese.
Die Analysen von „Ushikuvirus“ und seinen Verwandten haben somit Interaktionen zwischen Virus und Wirt aufgezeigt, die für die Evolution eukaryotischer Zellen bedeutsam sein könnten. Man hofft, durch weitere Forschung an diesen Viren eine Grundlage für die Aufklärung der evolutionären Beziehungen von Riesenviren zu ihren eukaryotischen Wirten zu bekommen und das Verständnis der biologischen Bedeutung dieser Riesenviren weiter zu verbessern.[3]
Medizin
Die Entdeckung dieser Amöben-infizierenden Viren könnte praktische Auswirkungen auf das Gesundheitswesen haben. Bestimmte Acanthamoeba-Arten können Krankheiten wie Amöbenenzephalitis verursachen. Daher könnte ein Verständnis, wie Riesenviren Amöben infizieren und zerstören, eines Tages dabei helfen, neue Strategien zur Vorbeugung oder Behandlung solcher Infektionen zu entwickeln.[3]
Bildergalerie
Morphologische Merkmale von „Ushikuvirus“-Partikeln und zytopathischer Effekt (CPE) infizierter Zellen
CPE der Vermamoeba-Wirtszelle bei Infektion mit „Ushikuvirus“.
Infektion & Proliferation von „Ushikuvirus“ in Vermamoeba-Zellen. VF = Virusfabrik
Morphologische Veränderungen von Vermamoeba-Zellen nach Infektion mit „Ushikuvirus“
Etymologie
„Ushikuvirus“ ist benannt nach dem See Ushiku-numa (牛久沼 englisch Lake Ushiku) in der Präfektur Ibaraki (Japan), wo es 2025 isoliert wurde.[3]
Anmerkungen
- Bis Ende 2025 wurden mehrere Riesenviren durch Co-Kultur mit Vermamoeba isoliert, darunter „Faustovirus“, „Kaumoebavirus“, Yasminevirus, Alphaorpheovirus [früher „Orpheovirus“], Tupanvirus und Fadolivirus. Es ist möglich, dass sich die Anheftungs- und Invasionsmechanismen dieser Riesenviren an bzw. in Vermamoeba von denen der Riesenviren unterscheiden, die Acanthamoeba infizieren, auch wenn Tupanvirus-Spezies Mitglieder beider Amöbengattungen infizieren können.[3]