Virus som stjäl DNA

Om du studerar virus som infekterar bakterier är inte din livslånga passion, kan du fortfarande vara intresserad av att veta att en bakteriofag rymmer DNA som verkar vara kopplat till ett spindeltoxin.

Om du är en biolog som studerar dessa typer av virus, kan denna upptäckt komma som en överraskning.

AnnonsAdvertisement Det är nog hur ett par forskare vid Vanderbilt University kände när de sekvenserade genomet WO och upptäckte DNA som liknade genen för latrotoxin.

Detta toxin, som finns i svarta änkspindlar, stansar hål i sina offrens celler.

Den mest överraskande delen är dock inte att viruset hade bitar av DNA som liknar en annan organism.

Annons

Forskare vet redan att virus kan stjäla DNA från sina värdar.

Detta gäller både virus som infekterar eukaryoter - varelser med en kärna i sina celler - och de som infekterar bakterier. Men virus har vanligtvis bara segment av DNA som liknar deras direkta värd.

advertisementAdvertisementTo vår vetskap är detta den första rapporten av animaliskt DNA som finns i ett bakteriellt virus. Sarah Bordenstein, Vanderbilt University

Phage WO är annorlunda.

Forskarna fann att detta virus innehöll DNA som inte liknar dess värd - en bakteriell parasit som heter Wolbachia - men DNA från värdens värd. Namnlösa: Black Widow Spider.

Wolbachia infekterar inte bara svarta ändspindlar. Det finns också i cellerna på mer än 40 procent av alla leddjur i världen, inklusive insekter, kräftdjur och andra spindlar.

Upptäckten sätter fag WO på en unik plats bland virus.

"Enligt vår kunskap är detta den första rapporten om djurliknande DNA som finns i ett bakteriellt virus," skrev författare Sarah Bordenstein, seniorforskare vid Vanderbilt University, i ett blogginlägg om resultatet.

AnnonsAdvertisement

Hon och Seth Bordenstein, Ph.D., professor i biovetenskap och patologi, mikrobiologi och immunologi vid Vanderbilt, publicerade sin studie 11 oktober i tidskriften Nature Communications.

Så långt är fagen WO unik, men det betyder inte att forskare inte kommer att hitta andra bakteriofager med djurliknande DNA.

"Jag är optimistisk att forskare kommer att hitta fler fall då ytterligare virusgener uppenbaras", säger Sarah Bordenstein, "speciellt nu när vi är på utkik, men det kan inte vara fallet. "

Annons

Läs mer: Forskare hittar genredigering med CRISPR svårt att motstå»

Är det DNA-stjäl?

Det är frestande att säga att viruset "stal" DNA från den svarta änkspindeln.

AnnonsAdvertisement Men det finns många sätt att de två organismerna kunde ha hamnat med liknande DNA.

De kunde ha utvecklat generna separat, så kallad konvergent utveckling. Den nära kopplingen mellan virus, bakterier och arthropoder pekar dock på någon form av genöverföring.

"Phage WO existerar i en unik nisch eftersom den infekterar cellerna av mycket framgångsrika bakterier som infekterar insektscellerna", säger Sarah Bordenstein. "Detta ger fler möjligheter till genetisk exponering och överföring. "

Annons

Så om det var en genöverföring, hur hände det?

Phage WO kan ha plockat upp DNA direkt från den svarta änkspindeln. Eller Wolbachia - eller annat virus eller bakterier - kan ha plockat upp spindelens DNA och skickat det på fagen WO.

AnnonsAdvertisement

Eller DNA-sekvenser kunde ha flödat åt andra hållet.

"Enkelt sagt, vi är inte helt övertygade i riktning mot överföring. Men skulle inte heller alternativet vara intressant? "Sarah Bordenstein berättade Healthline. "Antingen gick spindeln längs en användbar bit av DNA till ett bakteriellt virus, eller fagen bidrog till utvecklingen av spindelgift. "

På hennes blogg skriver Sarah Bordenstein att bevisen" lutar sig mot spindeln till virus, möjligen via en än-till-upptäckt förmedlare. "

Phage WOs genom innefattar inte hela spindeltoxingenen. Men det har DNA som liknar protoxindelen av genen - det här segmentet anses vara involverat i sprickan i spindelcellerna som producerar toxin.

Forskarna hittade också andra typer av djurliknande DNA i fagets genom. Detta DNA liknade gener som användes av djurceller för att känna till patogener eller undvika immunsvar.

Dessa bitar av djurliknande DNA kan hjälpa viruset att bryta igenom både bakteriella och djurcellsmembran, eller överleva i djurvärldens cellulära miljö.

Mer forskning behövs för att veta vilken avsikt dessa DNA-segment har, om någon, för fag WO.

Läs mer: Dengue feberutbrott ökar med klimatförändringar »

Viruskämpande virus

Forskarna identifierade också hur fagen WO sätter sig in i värdens genom.

Detta skrev Sarah Bordenstein, "erbjuder en potentiell metod för att få tillgång till Wolbachia-kromosomen för att låsa upp sina hemligheter" - även om geneteknik av viruset.

Detta kan vara användbart vid bekämpning av virus som påverkar människor.

En av värdarna av Wolbachia är myggan som bär virus som dengue och Zika. Forskare har funnit att Wolbachia kan minska muskets förmåga att överföra dessa skadliga virus.

Historien har lärt oss att mikrober ständigt anpassar sig. Matthew Aliota, University of Wisconsin-Madison

"En stor fördel [av denna metod] är att den är självbärande", säger Matthew Aliota, Ph.D., en assisterande forskare vid University of Wisconsin-Madison, Healthline. "Wolbachia är ärftligt arvet, så när du etablerar Wolbachia i en befolkning behöver du inte längre lösgöra myggor. "

Forskare använder detta tillvägagångssätt för att bekämpa myggdragen sjukdomar i Brasilien och andra länder.

Wolbachia-stammen som används av Eliminate Dengue-programmet är redan effektiv, vilket gör genteknik mindre lockande. Men det kanske inte alltid är fallet.

"Wolbachia biocontrol av dengue och Zika verkar vara extremt lovande," sa Aliota. "Men med det sagt finns det alltid utrymme för förbättringar. Historien har lärt oss att mikrober ständigt anpassar sig. "

Läs mer: Myggor kan överföra Zika-virus till ägg, larver»