细菌帮助变形虫抵抗病毒


充满巨大病毒颗粒的变形虫细胞

来自奥地利和法国的科学家描述了阿米巴原虫和生活在其中的单细胞衣原体的惊人结合,​​因此宿主阿米巴原虫得以免受巨型病毒的侵害。 虽然这种现象的分子基础仍有待阐明,但实验表明,衣原体可以阻止各种物种的巨型病毒在变形虫宿主中繁殖,尽管它不能阻止病毒进入细胞。

巨型病毒 – 一组惊人的含有 DNA 的真核病毒,在大小上都在其他病毒中脱颖而出 病毒体,并且沿着基因组的长度。 它们感染单细胞真核生物(原生生物),尤其是变形虫。 许多巨型病毒对宿主无情,会导致细胞快速裂解,从而释放出许多组装在宿主细胞内的新病毒粒子。 新的病毒颗粒感染新的宿主,一切都在重复。 但不仅病毒会破坏原生生物的生命。 细菌通常会在它们内部定居,成为真正的贪吃者,从它们的主人手中夺走 三磷酸腺苷 和有价值的代谢物。 然而,这些客户的作用有时被低估了……

该研究的作者 发表 最近在一本杂志上 美国国家航空航天局,宣布发现了一种新的巨型病毒,他们将其称为维纳病毒(Viennavirus)并分配给该家族 马赛病毒科. 科学家们已经从废水中分离出一种新病毒的颗粒。 静脉病毒感染该属的变形虫 棘阿米巴, 包含, 棘阿米巴哈氏 (图 2)。 有趣的是,细胞是从分离毒蛇病毒的同一水样中分离出来的。 A.hatettii含有细胞内细菌衣原体 棘阿米巴副衣原体. 这种细菌以宿主细胞为代价生存,并从中获取 ATP 和代谢中间体。 该研究的作者证实,存在 棘阿米巴原虫 对变形虫的活力产生负面影响,特别是它们分裂的速度比没有共生“拖车”的细胞慢得多。 为什么变形虫继续自费遏制衣原体,为什么在进化过程中没有发展出对“寄宿者”的保护?

研究人员检查了阿米巴细胞中衣原体的存在如何影响由静脉病毒引起的感染过程。 venavirus 本身,就像该家族的其他巨型病毒一样 马赛病毒科是急性溶解的:变形虫在感染后 12 小时就开始溶解,到感染后 55 小时,原来的变形虫种群就没有了。

但是如果变形虫里面有细菌细胞 棘阿米巴原虫 病毒生命周期中的某些问题出现了问题:病毒工厂(细胞质的特殊部分,新病毒粒子在其中活跃地形成)不会在受感染的变形虫中形成,也不会出现新的病毒颗粒。 确认它的存在 棘阿米巴原虫 给变形虫 A.hatettii 有效抵抗病毒的能力,科学家们试图用衣原体感染另一种物种的变形虫细胞, 棘阿米巴卡斯特拉尼,以及另一种菌株 A.hatettii (PRA-115),没有共生体,之后它们受到了毒蛇病毒的攻击。 事实证明,在没有共生体和 A. castellanii, 和 A.hatettii PRA-115 被venavirus 有效裂解以产生病毒后代。 但接受令人垂涎的衣原体的细胞对裂解有抵抗力。 因此,在环境中存在毒蛇病毒的情况下 棘阿米巴假单胞菌 它不再是无用的白手起家,而是成为防止病毒在细菌细胞中繁殖的保护者。

要回答衣原体究竟如何保护阿米巴免受毒液侵害的问题,您需要弄清楚它阻断了病毒生命周期的哪个阶段。 为了澄清这个问题,科学家们要么同时用病毒和细菌感染变形虫,要么先用细菌感染,然后再用病毒感染(图 3)。 结果表明,在同时感染衣原体和毒蛇病毒的情况下,在变形虫体内形成了病毒工厂,它们可以在感染后 12 小时和 24 小时后在细胞中检测到。 然而,与没有共生细菌的细胞相比,这些细胞中的病毒复制强度要低一个数量级。 该研究的作者得出结论,衣原体不会干扰病毒进入细胞,但会阻止其复制。 这一假设在使用不同感染方案的实验中得到证实。 事实证明,如果变形虫首先感染了一种细菌,并且在感染了病毒 12 小时后(感染细菌后十二小时,宿主变形虫和衣原体的“关系”变得相对稳定),然后病毒工厂也可以在感染毒蛇病毒 12 小时后检测到,24 小时后不再检测到。 作者表明,在这种情况下,病毒工厂仍然在阿米巴细胞中形成,但它们并没有进一步发展并逐渐消失,从而中断了病毒的复制。

令人惊讶但有保护作用 棘阿米巴原虫 延伸到其他巨型病毒,包括那些与venavirus无关的病毒! 感染阿米巴的变形虫也获得了与静脉病毒相似的结果。 拟态病毒图潘病毒 – 来自另一个家族的巨型病毒(拟病毒科)。 与静脉病毒一样,衣原体成功地抑制了这些病毒在变形虫细胞中的复制(图 4)。 因此,可以说细菌 棘阿米巴原虫 为变形虫宿主提供针对进化上和结构上遥远的巨型病毒的非特异性保护。

不幸的是,关于保护作用的机制 棘阿米巴原虫 到目前为止,还没有什么确切的说法。 可以假设衣原体直接接触成熟的病毒工厂或病毒颗粒,但在阿米巴体内,细菌并不是独立的——它被一层膜包围,当它进入阿米巴原虫时,它会接收到膜。 更合理的选择似乎是细菌间接阻断病毒的繁殖,以某种方式操纵宿主细胞的信号通路。

资源: Patrick Arthofer、Vincent Delafont、Anouk Willemsen、Florian Panhölzl 和 Matthias Horn。 对阿米巴巨型病毒的防御共生 // 美国国家航空航天局. 2022. DOI:10.1073/pnas.2205856119。

伊丽莎白米妮娜



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