אלמנט מבנה בנגיף של ארכיאונים: האם מדובר בנגיף-אב כללי? - אבשלום פלק

נגיף ממעין חם חומצי בפארק הלאומי ילוסטון שתוקף את התרמופיל Sulfolobus solfataricus מעל-ממלכת הארכיאונים (Archaea) נושא עליו מבנים ׳חודיים דמויי מגדלים עם תעלות בתוכן. מבנים מולקולריים דומים נמצאים על נגיפים שתוקפים מאכסנים משתי על-הממלכות האחרות ־ Bacteria ו-Eukarya, ומעלים את האפשרות שיש אב קדמון משותף לנגיפים.

אך על פי שקבוצת הנגיפים התוקפת ארכאונים נרחבת כנראה, זיהו החוקרים רק 36 נגיפים התוקפים ארכאונים מתוך 5,000 נגיפים ידועים. "לא השקיעו רבות על מנת למצוא ולאפיין אותם", אומר ג'ורג' רייס (Rice), סטודנט לתואר דוקטור באוניברסיטת מונטנה (MSU) בבוזמן. על מנת לתקן את המצב, הוא סרק את הגייזרים והמעיינות החמים בילוסטון ומצא ואיפיין שישה נגיפים שתוקפים מינים שונים של ארכאונים (1). 

מתוך מספר נגיפים של Sulfolobus, בחר רייס לחקור לעומק נגיף בעל מבנה איקוזהדרלי ומאפייני גידול ואינפקטיביות טובים. הנגיף כונה בשם Sulfolobus turreted icosahedral virus -  STIV, הגנום שלו עשוי DNA דו גדילי, מעגלי, ויש לגנים שלו הומולוגיה מעטה עם גנים מאורגניזמים אחרים, הנמצאים במאגרי הנתונים הפתוחים לכלל. הממצאים התפרסמו (2) בכתב העת PNAS.  

מבין התכונות הגנומיות והמבניות הייחודיות של הנגיף, יש אלמנטים דומים מאוד לאילו הקיימים בנגיפים מוכרים. הקפסיד של STIV מכיל גופים דמויי מגדלים, בקוטר של 24 ובגובה של 13 ננומטר מעל שטח פני הנגיף. רייס, המנחה שלו ועמיתים סבורים שלגופים אילו יש חשיבות בהכרת המאכסן. בנוסף, בכל אחד מה״מגדלים״ עוברת תעלה בקוטר של 3 ננומטר.  רייס ועמיתיו סבורים שהיא משמשת להעברת DNA נגיפי.

מבנה הנגיף STIV כפי שנקבע במקרוסקופ אלקטרונים
המקור: A2-33, Wikimedia Commons
.

המבנה הראשוני של הקפסיד של STIV דומה לזה של נגיפי אדנו הומניים והבקטריופאג׳ PRD1 שתוקף תאים מעל-ממלכות ה־Bacteria וה-Eukarya. גם המבנה השיניוני בנגיפים אילו דומה ־ בעיקר beta sheet עם קיפולים דמויי כריך. מבנים דומים בין נגיפים רחוקים מבחינות רבות מתאים לסברה לפיה יש להם מוצא משותף ־ נגיף קדמון שתקף אורגניזם אב מלפני הפיצול לשלוש על-הממלכות של ימינו, שהתרחש לפני יותר מ־3 מיליארד שנים. רייס ועמיתיו טוענים שהסבר זה יותר מתקבל על הדעת מההסבר החליפי לפיו הדמיון בין הנגיפים נובע מאבולוציה קונברגנטית.

לא כולם מקבלים את ההסבר הזה. נורמן פייס (Pace) מאוניברסיטת קולורדו טוען שהביוכימיה הכללית בשלוש הממלכות היא כה דומה, שאין כל דבר מפתיע בדמיון בין הנגיפים שלהן.

בנוסף להעלאת סברות כבדות משקל על מוצא הנגיפים, חושבים בקבוצה ב-MSU גם על יישומים ננוטכנולוגיים של קפסידים נגיפיים. לדוגמה, קפסידים נגיפיים יכולים לשמש כעטיפות לתרופות או אמצעי הדמייה שיכוונו אל קולטנים, שאתות, או תאים אחרים. לדברי רייס, יהיו אילו מעטפות יציבות במיוחד בהיותן מנגיפים ממעיינות חמים.

מקור:  2004 ,390 ,70.ASM NEWS

1.  13345-13341 98 PNAS 2001.

2.  PNAS 101:7716- 7720, 2004.

מחדשות ISM גליון 40, נובמבר 2004