Fuselloviridae

Fuselloviridae
Schemazeichnung eines Virions der Gattung Alphafusellovirus
Systematik
Klassifikation: Viren Realm: nicht klassifiziert[1] Reich: nicht klassifiziert[1] Phylum: nicht klassifiziert[1] Klasse: nicht klassifiziert[1] Ordnung: nicht klassifiziert[1] Familie: Fuselloviridae[1]
Taxonomische Merkmale
Genom: dsDNA zirkulär Baltimore: Gruppe 1 Symmetrie: zitronenförmig/pleomorph Hülle: behüllt
Wissenschaftlicher Name
Fuselloviridae
Links
ICTV Taxon History: 201903156 NCBI Taxonomy: 10474 ViralZone (Expasy, SIB): 20

Fuselloviridae ist die Bezeichnung einer Familie von Viren. Als natürliche Wirte der vom International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) bestätigten Mitgliedsarten dienen Archaeen der Gattungen Sulfolobus, Saccharolobus und Acidianus (beide in der Familie Sulfolobaceae im Phylum Crenarchaeota), insbesondere die Spezies Sulfolobus shibatae, S. solfataricus und S. islandicus (davon wurden S. shibatae und S. solfataricus innerhalb dieser Familie reklassifiziert zur Gattung Saccharolobus)^[2][3][4] Vorgeschlagene Mitglieder haben aber teilweise auch ganz andere Archaeenwirte.

Es gibt derzeit (Stand Mitte März 2021) vom International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) bestätigt neun Spezies (Arten) in dieser Familie, die sich auf zwei Gattungen (Alpha- und Betafusellovirus) verteilen.^[1][5] Die Fuselloviridae sind in Thermalquellen mit Temperaturen ab 70 °C und saurem pH-Wert (kleiner gleich 4) auf der ganzen Welt allgegenwärtig.

Aufbau

Schematischer Querschnitt durch ein Betafusellovirus-Virion.

Die Virionen der Fuselloviridae sind umhüllt und haben eine zitronenförmige oder pleomorphe Gestalt. Der Durchmesser beträgt etwa 60 nm, bei einer Länge von etwa 100–250 nm (ca. 100 nm bei α-Fusellovirus). Das Genom ist unsegmentiert (monopartit) und besteht aus einem Doppelstrang-DNA-Molekül mit einer Länge von etwa 17,3 kbp (Kilobasenpaare). Es kodiert 31 bis 37 Gene bei α- und 33 bis 38 Gene bei β-Fusellovirus.^[5]

Die biochemische Charakterisierung von Sulfolobus spindle-shaped virus 1 (SSV1), dem Prototyp der Fuselloviridae, zeigte, dass die Virionen aus vier viruskodierten Strukturproteinen, VP1 bis VP4, sowie einem DNA-bindenden Chromatinprotein zellulären Ursprungs bestehen. Die Virusproteine VP1, VP3 und VP4 werden nach der Translation (Biologie) durch Glykosylierung modifiziert, offenbar an mehreren Stellen. VP1 wird außerdem proteolytisch prozessiert. SSV1-Virionen enthalten Lipide der Art Glycerin-Dibiphytanyl-Glycerin-Tetraether (GDGT, englisch glycerol dibiphytanyl glycerol tetraether),^[6][7][8] die das Virus anscheinend selektiv von der Zellmembran des Wirts erwirbt.^[9]

Reproduktionszyklus

Schnitt durch ein Tomogramm während der Freisetzung von SSV1-Virionen aus einer Wirtszelle von S. shibatae. Maßstab 50 nm.^{[10][A. 1]}

Die Virus-Replikation erfolgt in Zytoplasma der Wirtszelle. Der Eintritt in die Wirtszelle (Infektion) erfolgt durch Adsorption in diese. Die Transkription benutzt das dsDNA-Genom des Virus als Vorlage. Als natürlicher Wirt dienen Arten der Archaeen-Gattungen Sulfolobus/Saccharolobus: S. shibatae, S. solfataricus und S. islandicus, Familie Sulfolobaceae im Phylum Crenarchaeota.^[5][3][4]

Verschiedene Stadien der Knos­pung von SSV1-Virionen. Tomo­gramme (links) und Volumen­seg­men­tierungen (rechts) zeigen die gleich­zeitige Assemblierung (Zusammen­bau) und Frei­setzung (Knos­pung) von SSV1-Virionen. Die weiße Pfeil­spitze markiert eine offenbar ringartige Struktur. Balken 50 nm.^{[10][A. 1]}

Ausgerichtete und gemittelte (fette Linie) 2D-Konturen von 7 SSV1-Virionen (ii) und deren Knospungshälsen (iii).^{[10][A. 1]}

Fuselloviren werden durch einen Knospung, ähnlich dem behüllter eukaryotischen Viren, aus dem Wirt freigesetzt, ohne Zelllyse zu verursachen.^[10]

Systematik

Nach ICTV (Stand Mai 2024)^[11][12] und NCBI (Stand 15. Juli 2024)^[13] ist die Systematik der Fuselloviridae wie folgt (Vorschläge in doppelten Anführungszeichen):

Gruppe: dsDNA
Ordnung: nicht zugewiesen

• Familie: Fuselloviridae
  • Gattung: Alphafusellovirus
    • Spezies Alphafusellovirus arnavatnense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 4 (SSV4)
    • Spezies Alphafusellovirus beppuense (ehem. Typus) mit Sulfolobus spindle-shaped virus 1 (SSV1 oder SSV-1)^[14]
    • Spezies Alphafusellovirus hengillense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 7 (SSV7)
    • Spezies Alphafusellovirus hveragerdiense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 5 (SSV5)
    • Spezies Alphafusellovirus kamchatkaense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 9 (SSV9), dazu Sulfolobus virus Kamchatka 1
    • Spezies Alphafusellovirus reykjanesense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 2 (SSV2)
    • Spezies Alphafusellovirus yellowstonense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 8 (SSV8), dazu Sulfolobus virus Ragged Hills
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 3“ (SSV3)
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus Lassen“
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 20“ (SSV20)^[15]
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 21“ (SSV21) with S21-like virus (aus Koinfektion SSV20+SSV22, vermutliche Rekombinante)^[15]
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 22“ (SSV22)^[15]
  • Gattung: Betafusellovirus
    • Spezies Betafusellovirus hveragerdiense mit Sulfolobus spindle-shaped virus 6 (SSV6)
    • Spezies Betafusellovirus yellowstonense mit Acidianus spindle-shaped virus 1 (ASV1)
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 19“ (SSV19)^[15][16]
  • ohne Gattungszuordnung:
    • Spezies: „Sulfolobales Mexican fusellovirus 1“
    • Spezies: „Sulfolobus super-elliptical virus“
    • Spezies: „Sulfolobus spindle-shaped virus 10“ (SSV10)^[15]
    • Spezies „Halovirus VNH-1“ – Wirt: „Nanohaloarchaea archaeon AB578-D14“^{[17][18][19][20]}
    • Spezies „Lokiarchaeota-Virus WyrdV1“ – Wirt aus der Klasse Lokiarchaeia^[21]
    • Spezies „Thermococcus prieurii virus 1“ (TPV1) – Wirt: Thermococcus prieurii Stamm Bio-pl-0405IT2 (Thermococcaceae)^[22][23]
    • Spezies „Pyrococcus abyssi virus 1“ (PAV1) – Wirt: Pyrococcus abyssi Stamm GE23 (Thermococcaceae)^[22][24]
    • Spezies „Sulfolobus spindle-shaped virus 11“-„15“ (SSV11-15)^{[A. 2]}
    • Spezies „Sulfolobus spindle-shaped virus 17“-„18“ (SSV17-18)^{[A. 2]}

Man beachte:

1. Die Abkürzung SSV findet auch Verwendung für Simian sarcoma virus (ein Synonym für die offizielle Bezeichnung Woolly monkey sarcoma virus, WMSV), Gattung Gammaretrovirus.
2. SSV1 und SSV2 sind zu unterscheiden von den beiden vorgeschlagenen Spezies „Sulfolobus-Virus STSV1“ und „STSV2“ (alias „Sulfolobus tengchongensis spindle-shaped virus 1“ respektive „2“) aus der vorgeschlagenen Gattung „Betabicaudavirus“ der Familie Bicaudaviridae.^[25]
3. Die Spezies: Nitrosopumilus spindle-shaped virus (NSV) wurde vom ICTV unter dem neuen binären wissenschaftlichen Namen Nitmarvirus NSV1 anerkannt, aber als Mitglied der neuen Familie Thaspiviridae.

Weiterführende Literatur

• Mart Krupovic, Emmanuelle R. J. Quemin, Dennis H. Bamford, Patrick Forterre, David Prangishvili: Unification of the globally distributed spindle-shaped viruses of the Archaea. In: Journal of Virology. 88. Jahrgang, Nr. 4, 2014, ResearchGate:259320195, S. 2354​–2358, doi:10.1128/JVI.02941-13, PMID 24335300, PMC 3911535 (freier Volltext) – (englisch). 
• Fengbin Wang, Virginija Cvirkaite-Krupovic, Matthijn Vos, Leticia C. Beltran, Mark A. B. Kreutzberger, Jean-Marie Winter, Zhangli Su, Jun Liu, Stefan Schouten, Mart Krupovic, Edward H. Egelman: Spindle-shaped archaeal viruses evolved from rod-shaped ancestors to package a larger genome. In:
  • Biophysical Journal, Band 121, Nr. 3, Februar 2022, S. 148a-149a; doi:10.1016/j.bpj.2021.11.1983, ResearchGate:358561680 (englisch).
  • Cell, Band 185, Nr. 8, 14. April 2022, S. 1297-1307.e11; doi:10.1016/j.cell.2022.02.019, PMID 35325592, PMC 9018610 (freier Volltext), HAL:03620791, Epub 23. März 2022 (englisch).

Anmerkungen

1. Das Material wurde von dieser Quelle kopiert, die unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License verfügbar ist.
2. weitere Kandidaten-Spezies nach Pauly MD, Bautista MA, Black JA, Whitaker RJ (2019)^[15]

Einzelnachweise

1. ICTV: ICTV Master Species List 2019.v1, New MSL including all taxa updates since the 2018b release, March 2020 (MSL #35)
2. Anh Le-Cook, James Musser: Sulfolobus/Saccharolobus, Extreme Viruses Lab (Stedman Lab)
3. LPSN: Saccharolobus, Sulfolobus, S. shibatae, S. solfataricus
4. Hiroyuki D. Sakai, Norio Kurosawa: Saccharolobus caldissimus gen. nov., sp. nov., a facultatively anaerobic iron-reducing hyperthermophilic archaeon isolated from an acidic terrestrial hot spring, and reclassification of Sulfolobus solfataricus as Saccharolobus solfataricus comb. nov. and Sulfolobus shibatae as Saccharolobus shibatae comb. nov, in: Int J Syst Evol Microbiol 68(4), April 2018, S. 1271-1278, Epub 27. Februar 2018, doi:10.1099/ijsem.0.002665, PMID 29485400
5. Viral Zone. ExPASy, abgerufen am 19. März 2021 (englisch). 
6. Konrad Engelhardt: Herstellung und Charakterisierung tetraetherlipidhaltiger Lipoplexe und Lipopolyplexe als neuartige Vehikel für die orale Gentherapie, Dissertation im Fachbereich Pharmazie der Philipps-Universität Marburg, 2017
7. Christine Moissl: Molekularbiologische und strukturelle Untersuchungen zur Biologie des neuartigen, kälteliebenden SM1 Euryarchaeons und seiner verschiedenen Lebensgemeinschaften, Dissertation an der Naturwissenschaftlichen Fakultät III - Biologie und Vorklinische Medizin der Universität Regensburg, 2004
8. Ulrike Jahn: Aspekte der Zellbiologie des archaeellen Wirt-Parasit-Systems Ignicoccus hospitalis und Nanoarchaeum equitans: Zentrale Stoffwechselwege, Lipide, Histone, Dissertation an der Naturwissenschaftlichen Fakultät III – Biologie und vorklinische Medizin der Universität Regensburg, 2007
9. Emmanuelle R. J. Quemin, Maija K. Pietilä, Hanna M. Oksanen, Patrick Forterre, W. Irene C. Rijpstra, Stefan Schouten, Dennis H. Bamford, David Prangishvili, Mart Krupovic: Sulfolobus spindle-shaped virus 1 contains glycosylated capsid proteins, a cellular chromatin protein, and host-derived lipids. In: J Virol. 89. Jahrgang, Nr. 22, 2015, S. 11681–11691, doi:10.1128/JVI.02270-15, PMID 26355093, PMC 4645638 (freier Volltext) – (englisch). 
10. Emmanuelle R. J. Quemin, Petr Chlanda, Martin Sachse, Patrick Forterre, David Prangishvili, Mart Krupovic: Eukaryotic-Like Virus Budding in Archaea. In: mBio. 7. Jahrgang, Nr. 5, 13. September 2016, S. e01439–16, doi:10.1128/mBio.01439-16, PMID 27624130, PMC 5021807 (freier Volltext) – (englisch).  Siehe insbes. Fig. 1.
11. ICTV: Taxonomy Browser.
12. ICTV: Virus Metadata Resource (VMR).
13. NCBI: unclassified Alphafusellovirus (list)
14. Nicole Procter, James Musser, Zephyr Kelly: Sulfolobus Spindle Shaped Viruses, Extreme Virus Lab (Stedman Lab)
15. Junxia Zhang, Xiaowei Zheng, Haina Wang, Hongchen Jiang, Hailiang Dong, Li Huang: Novel Sulfolobus Fuselloviruses with Extensive Genomic Variations, in: J Virol Band 94, Nr. 4, e01624-19, doi:10.1128/JVI.01624-19, Erratum
16. Zhen Han, Wanjuan Yuan, Hao Xiao, Li Wang, Junxia, Yuning Peng, Lingpeng Cheng, Hongrong Liu: Structural insights into a spindle-shaped archaeal virus with a sevenfold symmetrical tail. Band 119. Nr. 31, 27. Juli 2022, e2119439119; doi:10.1073/pnas.2119439119 (englisch).
17. Anukriti Sharma, Matthias Schmidt, Bärbel Kiesel, Nitish K. Mahato, Lauren Cralle, Yogendra Singh, Hans H. Richnow, Jack A. Gilbert, Wyatt Arnold, Rup Lal: Bacterial and Archaeal Viruses of Himalayan Hot Springs at Manikaran Modulate Host Genomes. In: Frontiers in Microbiology, Band 9, 14. Dezember 2018, S. 3095; doi:10.3389/fmicb.2018.03095, PMC 6302217 (freier Volltext), PMID 30619174.
18. NCBI Taxonomy Browser: Halovirus VNH-1 (species).
19. Virus-Host DB: Halovirus VNH-1 (auf genome.jp).
20. NCBI Taxonomy Browser: Nanohaloarchaea archaeon AB578-D14 (species).
21. NCBI Taxonomy Browser: Lokiarchaeota virus WyrdV1 (species).
22. Aurore Gorlas, Eugene V. Koonin, Nadège Bienvenu, Daniel Prieur, Claire Geslin: TPV1, the first virus isolated from the hyperthermophilic genus Thermococcus. In: Environmental Microbiology, Special Issue: Taxonomy and Biodiversity, Band 14, Nr. 2, Februar 2012, S. 503-516; doi:10.1111/j.1462-2920.2011.02662.x, PMID 22151304, PMC 5935114 (freier Volltext) (englisch). Dazu:
    • F. Orange, A. Chabin, Aurore Gorlas, S. Lucas-Staat, Claire Geslin, M. Le Romancer, David Prangishvili, Patrick Forterre, F. Westall: Experimental fossilisation of viruses from extremophilic Archaea. In: Biogeosciences Discuss., Band 8, 4. März 2011, S. 2235–2257; doi:10.5194/bgd-8-2235-2011 (englisch).
23. NCBI Taxonomy Browser: Thermococcus prieurii virus 1.
24. NCBI Taxonomy Browser: Pyrococcus abyssi virus 1.
25. Mart Krupovic, Emmanuelle R. J. Quemin, Dennis H. Bamford, Patrick Forterre, David Prangishvili: Unification of the globally distributed spindle-shaped viruses of the Archaea. In: Journal of Virology. 88. Jahrgang, Nr. 4, 2014, ResearchGate:259320195, S. 2354​–2358, doi:10.1128/JVI.02941-13, PMID 24335300, PMC 3911535 (freier Volltext) – (englisch). 

Weblinks

• Viralzone: Fuselloviridae
• Nicole Procter, James Musser, Zephyr Kelly: Sulfolobus Spindle Shaped Viruses, Extreme Virus Lab (Stedman Lab)
• George Rice: Sulfolobus. Auf Microbial Life, Strengthening education through collaborative partnerships (SERC), carleton.edu. Siehe insbes.: §Why Sulfolobus makes a good viral host for use in the lab. Aufnahme von Sulfolobus aus dem Yellowstone-Nationalpark mit Viren (Sulfolobus-spindle-shaped-Virus 1, SSV-1).