Миковирусы ( древнегреческий : μύκης mykes («гриб») + латинское virus ), также известные как микофаги , являются вирусами , которые заражают грибы . Большинство миковирусов имеют геномы двухцепочечной РНК (дцРНК) и изометрические частицы, но примерно 30% имеют геномы одноцепочечной РНК (+оцРНК) с положительным зарядом. [1] [2]
Истинные миковирусы демонстрируют способность передаваться для заражения других здоровых грибов. Многие двухцепочечные элементы РНК, которые были описаны у грибов, не соответствуют этому описанию, и в этих случаях их называют вирусоподобными частицами или VLP. Предварительные результаты показывают, что большинство миковирусов ко-дивергентны со своими хозяевами, т. е. их филогения в значительной степени совпадает с филогенией их первичных хозяев. [3] Однако многие семейства вирусов, содержащие миковирусы, были отобраны лишь в редких случаях. Миковирусология [4] — это изучение миковирусов. Это особый раздел вирусологии , который стремится понять и описать таксономию, круг хозяев, происхождение и эволюцию, передачу и перемещение миковирусов и их влияние на фенотип хозяина.
Первая запись об экономическом влиянии миковирусов на грибы была зафиксирована в культивируемых грибах ( Agaricus bisporus ) в конце 1940-х годов и была названа болезнью Ла Франса. [5] Холлингс обнаружил более трех различных типов вирусов в аномальных спорофорах . Этот отчет по сути знаменует начало миковирусологии. [4]
Болезнь Ла Франс также известна как болезнь X, водянистая полоса, отмирание и бурая болезнь. Симптомы включают:
Грибы не проявили устойчивости к вирусу, поэтому меры борьбы с ним были ограничены соблюдением гигиенических норм, чтобы остановить распространение вируса.
Возможно, наиболее известным миковирусом является гиповирус Cryphonectria parasitica 1 (CHV1). CHV1 является исключительным в миковирусных исследованиях из-за его успеха в качестве агента биологического контроля против грибка C. parasitica , возбудителя каштановой гнили , в Европе, а также потому, что он является модельным организмом для изучения гиповирулентности грибов. Однако эта система используется только в Европе в плановом порядке из-за относительно небольшого числа групп вегетативной совместимости (VCG) на континенте. Напротив, в Северной Америке распространение гиповирулентного фенотипа часто предотвращается, поскольку реакция несовместимости не позволяет гифам гриба слиться и обменяться своим цитоплазматическим содержимым. В Соединенных Штатах было обнаружено по меньшей мере 35 VCG. [7] Похожая ситуация, по-видимому, присутствует в Китае и Японии, где на данный момент идентифицировано 71 VCG. [8]
Большинство миковирусов имеют геномы двухцепочечной РНК (dsRNA) и изометрические частицы, но примерно 30% имеют геномы одноцепочечной РНК (+ssRNA) с положительным зарядом. [1] [2] Однако также были описаны вирусы с отрицательной одноцепочечной РНК и вирусы с одноцепочечной ДНК . [9] [10] [11] В обновленном 9-м отчете ICTV по таксономии вирусов [12] перечислено более 90 видов миковирусов, охватывающих 10 вирусных семейств, из которых 20% не были отнесены к роду или, в некоторых случаях, даже к семейству.
Изометрические формы преобладают в морфологии миковирусов по сравнению с жесткими палочками, гибкими палочками, булавовидными частицами, покрытыми оболочкой палочковидными частицами и вирусами, подобными вирусу герпеса. [13] Отсутствие геномных данных часто затрудняет окончательное отнесение к уже установленным группам вирусов или делает невозможным установление новых семейств и родов. Последнее справедливо для многих неинкапсулированных вирусов dsRNA, которые считаются вирусными, но отсутствие данных о последовательностях до сих пор не позволяло их классифицировать. [1] До сих пор вирусы семейств Partitiviridae , Totiviridae и Narnaviridae доминируют в «сфере миковирусов». [4]
Миковирусы распространены среди грибов (Herrero et al., 2009) и встречаются во всех четырех типах настоящих грибов: Chytridiomycota , Zygomycota , Ascomycota и Basidiomycota . Грибы часто инфицируются двумя или более неродственными вирусами, а также дефектной dsRNA и/или сателлитной dsRNA. [14] [15] Существуют также вирусы, которые просто используют грибы в качестве векторов и отличаются от миковирусов, поскольку не могут размножаться в цитоплазме грибов. [16]
Обычно предполагается, что естественный диапазон хозяев миковирусов ограничен близкородственными группами совместимости с овощами или VCG, которые допускают цитоплазматическое слияние, [17] но некоторые миковирусы могут реплицироваться в таксономически различных грибковых хозяевах. [4] Хорошими примерами являются митовирусы, обнаруженные в двух видах грибов S. homoeocarpa и Ophiostoma novo-ulmi . [18] Nuss et al. (2005) описали, что возможно расширить естественный диапазон хозяев C. parasitica hypovirus 1 (CHV1) на несколько видов грибов, которые тесно связаны с C. parasitica, с помощью методов трансфекции вируса in vitro . [19] CHV1 также может размножаться в родах Endothia и Valsa , [14] которые принадлежат к двум различным семействам Cryphonectriaceae и Diaporthaceae соответственно. Кроме того, обнаружено, что некоторые патогенные для человека грибы также естественным образом инфицированы миковирусами, включая AfuPmV-1 Aspergillus fumigatus [20] и TmPV1 Talaromyces marneffei [21] (ранее Penicillium marneffei ).
В одном исследовании у сорока пациентов с острым лимфобластным лейкозом были обнаружены антитела к миковирусу Aspergillus flavus. В другом исследовательском отчете воздействие мононуклеарных клеток от пациентов с острым лимфобластным лейкозом в полной ремиссии привело к повторному развитию генетических и поверхностных фенотипов, характерных для острого лимфобластного лейкоза. [ необходима цитата ]
Вирусы, состоящие из dsRNA, а также ssRNA, считаются очень древними и, предположительно, произошли из « мира РНК », поскольку оба типа РНК-вирусов заражают как бактерии, так и эукариоты . [22] Хотя происхождение вирусов до сих пор не совсем понятно, [23] недавно представленные данные предполагают, что вирусы могли вторгнуться в появляющиеся «супергруппы» эукариот из предкового пула на очень ранней стадии жизни на Земле. По словам Кунина, [23] РНК-вирусы сначала колонизировали эукариот, а затем коэволюционировали со своими хозяевами. Эта концепция хорошо согласуется с предложенной «гипотезой древней коэволюции», которая также предполагает длительную коэволюцию вирусов и грибов. [1] [13] «Гипотеза древней коэволюции» может объяснить, почему миковирусы так разнообразны. [13] [24]
Также было высказано предположение, что весьма вероятно, что вирусы растений , содержащие белок движения, произошли от миковирусов путем введения внеклеточной фазы в их жизненный цикл, а не путем ее устранения. Кроме того, недавнее открытие миковируса одноцепочечной ДНК побудило некоторых исследователей [10] предположить, что РНК- и ДНК-вирусы могут иметь общие эволюционные механизмы. Однако существует много случаев, когда миковирусы группируются вместе с вирусами растений. Например, CHV1 показал филогенетическое родство с родом одноцепочечной ДНК Potyvirus [25] , а некоторые вирусы одноцепочечной ДНК, которые, как предполагалось, придают гиповирулентность или ослабление, часто оказывались более тесно связанными с вирусами растений, чем с другими миковирусами. [1] Поэтому возникла другая теория, что эти вирусы перешли от хозяина-растения к хозяину-патогенному грибку растения или наоборот. Эта «гипотеза вируса растений» может и не объяснить, как изначально развивались миковирусы, но она может помочь понять, как они эволюционировали дальше. [ необходима цитата ]
Существенным отличием геномов миковирусов от других вирусов является отсутствие генов белков «перемещения от клетки к клетке». Поэтому предполагается, что миковирусы перемещаются только межклеточно во время деления клеток (например, спорогенеза) или посредством слияния гиф. [14] [26] Миковирусам может просто не потребоваться внешний путь заражения, поскольку у них есть много способов передачи и распространения из-за образа жизни их грибкового хозяина:
Однако существуют потенциальные барьеры для распространения миковируса из-за вегетативной несовместимости и переменной передачи спорам полового размножения. Передача спорам полового размножения может варьироваться от 0% до 100% в зависимости от комбинации вирус-хозяин. [14] Также сообщалось о передаче между видами одного рода, разделяющими одну и ту же среду обитания, включая Cryphonectria ( C. parasitica и C. sp), Sclerotinia ( Sclerotinia sclerotiorum и S. minor ) и Ophiostoma ( O. ulmi и O. novo-ulmi ). [28] [29] Также сообщалось о внутривидовой передаче [30] между Fusarium poae и черными изолятами Aspergillus . Однако неизвестно, как грибы преодолевают генетический барьер; существует ли какая-либо форма процесса распознавания во время физического контакта или какие-либо другие средства обмена, такие как векторы. Исследования [31] с использованием видов Aspergillus показали, что эффективность передачи может зависеть от статуса вирусной инфекции хозяина (инфицирован не вирусом, другим или тем же вирусом), и что миковирусы могут играть роль в регуляции вторичной миковирусной инфекции. Справедливо ли это и для других грибов, пока неизвестно. В отличие от спонтанного приобретения миковирусов, потеря миковирусов, по-видимому, происходит очень редко [31] и предполагает, что либо вирусы активно перемещались в споры и новые кончики гиф, либо гриб мог каким-то другим образом способствовать транспортировке миковирусов.
Хотя пока неизвестно, является ли вирусный транспорт активным или пассивным процессом, обычно предполагается, что грибковые вирусы движутся вперед с помощью плазменного потока. [32] Теоретически они могли бы дрейфовать с цитоплазмой, когда она расширяется в новые гифы, или прикрепляться к сети микротрубочек, которая протаскивала бы их через внутреннее цитоплазматическое пространство. Это могло бы объяснить, как они проходят через перегородки и обходят тельца воронина . Однако некоторые исследователи обнаружили их расположенными рядом со стенками перегородок, [2] [33] что может означать, что они «застряли» и не могли сами активно двигаться вперед. Другие предположили, что передача вирусной митохондриальной дцРНК может играть важную роль в движении митовирусов, обнаруженных в Botrytis cinerea . [34]
Фенотипические эффекты миковирусных инфекций могут варьироваться от благоприятных до пагубных, но большинство из них бессимптомны или скрыты. Связь между фенотипом и присутствием миковируса не всегда однозначна. Это может быть обусловлено несколькими причинами. Во-первых, отсутствие соответствующих анализов на инфекционность часто мешало исследователю прийти к последовательному выводу. [35] Во-вторых, смешанная инфекция или неизвестное количество инфицирующих вирусов очень затрудняют связь конкретного фенотипического изменения с исследуемым вирусом. [ необходима цитата ]
Хотя большинство миковирусов часто, по-видимому, не нарушают приспособленность своего хозяина, это не обязательно означает, что они живут нераспознанными своими хозяевами. Нейтральное сосуществование может быть просто результатом длительного коэволюционного процесса. [36] [37] Соответственно, симптомы могут появляться только тогда, когда определенные условия системы вирус-грибок изменяются и выходят из равновесия. Это может быть как внешнее (экологическое), так и внутреннее (цитоплазматическое). Пока неизвестно, почему некоторые комбинации миковирус-грибок обычно вредны, а другие бессимптомны или даже полезны. Тем не менее, вредные эффекты миковирусов экономически интересны, особенно если хозяин-грибок является фитопатогеном, и миковирус может использоваться в качестве агента биологического контроля. Лучшим примером является случай CHV1 и C. parasitica . [14] Другими примерами пагубного воздействия миковирусов являются болезнь «La France», вызываемая A. bisporus [5] [38] и грибные заболевания, вызываемые сферическим вирусом вешенки [39] и изометрическим вирусом вешенки. [38]
Подводя итог, можно сказать, что основными негативными эффектами миковирусов являются:
Гиповирулентные фенотипы, по-видимому, не коррелируют с конкретными особенностями генома, и, по-видимому, существует не один конкретный метаболический путь, вызывающий гиповирулентность, а несколько. [44] Помимо отрицательных эффектов, также происходят и полезные взаимодействия. Хорошо описанными примерами являются фенотипы-киллеры у дрожжей [45] и Ustilago . [46] Изоляты-киллеры секретируют белки, токсичные для чувствительных клеток того же или близкородственного вида, в то время как сами продуцирующие клетки являются иммунными. Большинство этих токсинов разрушают клеточную мембрану. [45] Существуют потенциально интересные применения изолятов-киллеров в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве. [24] [45] Была описана трехкомпонентная система, включающая миковирус эндофитного гриба ( Curvularia protuberata ) травы Dichanthelium lanuginosum , которая обеспечивает растению температурную толерантность, позволяя ему обитать в неблагоприятных экологических нишах. [47] В грибах, имеющих важное медицинское значение, нехарактеризованный вирус A78 A. fumigatus вызывает умеренное гипервирулентное воздействие на патогенность при тестировании на Galleria mellonella (большая восковая моль). [42] Кроме того, было обнаружено, что TmPV1, партитивирус дцРНК Talaromyces marneffei (ранее Penicillium marneffei), вызывает фенотип гипервирулентности на T. marneffei при тестировании на мышиной модели. [21] Это может означать, что миковирусы могут играть важную роль в патогенезе патогенных грибов человека. [ необходима цитата ]
Большинство грибковых вирусов относятся к вирусам с двухцепочечной РНК , но около 30% относятся к вирусам с положительной цепью РНК . [1] Однако также были описаны вирусы с отрицательной одноцепочечной РНК и вирусы с одноцепочечной ДНК . [9] [11] [48] [10] В девятом издании отчета Международного комитета по таксономии вирусов перечислено более 90 грибковых вирусов, принадлежащих к 10 семействам , из которых около 20% вирусов не были incertae sedis из-за недостаточности данных о последовательностях и еще не были определены. [12] Форма большинства грибковых вирусов изометрическая. [13]
{{cite web}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)