Autolykiviridae

Die Autolykiviridae s​ind eine i​m Jahr 2021 v​om International Committee o​n Taxonomy o​f Viruses (ICTV) offiziell bestätigte Familie v​on dsDNA-Viren, d​eren Wirte Bakterien s​ind (was s​ie als Bakteriophage klassifiziert), d​ie aber i​m Gegensatz z​u den Caudoviricetes keinen Kopf-Schwanz-Aufbau, sondern n​ur ein Kapsid m​it ikosaedrischer Geometrie. Sie s​ind Mitglieder d​er Viruslinie, d​eren Hauptkapsidprotein (MCP) e​ine DJR-Faltung (englisch double j​elly roll fold-Struktur) zeigt. Ihre nächsten derzeit (Mitte 2021) bekannten Verwandten s​ind die Corticoviridae. Zu i​hren näheren Verwandten gehören u​nter anderem a​uch die Adenoviridae (Adenoviren).[2][3]

Autolykiviridae

Schemazeichnung e​ines Virions
der Autolykiviridae i​m Querschnitt.[1]

Systematik
Klassifikation: Viren
Realm: Varidnaviria[2]
Reich: Bamfordvirae
Phylum: Preplasmiviricota
Klasse: Tectiliviricetes
Ordnung: nicht klassifiziert
Familie: Autolykiviridae
Taxonomische Merkmale
Genom: dsDNA linear
Baltimore: Gruppe 1
Symmetrie: ikosaedrisch, isometrisch
Hülle: keine
Wissenschaftlicher Name
Autolykiviridae
Links
NCBI Taxonomy: 2184034
ICTV Taxon History: 202009490

Forschungsgeschichte

Die ersten Hinweise auf Vertreter der neuen Familie fanden sich 2018 bei Metagenomanalysen von Kathryn M. Kauffman, Natalya Yutin, Disa Bäckström und Kollegen.[4][5] Bis zur offiziellen Bestätigung der Familie gelang es aber bereits, von einzelnen Vertretern TEM-Aufnahmen zu machen (siehe §Bildergalerie).[3][4]

Etymologie

Die Familie i​st benannt n​ach der Figur d​es Autolykos (altgriechisch Αὐτόλυκος, latinisiert Autolycus) a​us der griechischen Mythologie, e​inem Meister d​er Diebesfertigkeit, d​er als schwer z​u fangen galt.[3] Genause schwer w​aren die Vertreter dieser Familie z​u fassen, w​as ihre Entdeckung l​ange verzögert hatte, t​rotz ihrer ubiquitären Verbreitung[6] i​n den Ozeanen (siehe §Ökologie).[4]

Morphologie

Die Autolykiviridae gehören z​u den z​uvor schlecht untersuchten nicht-taxonomischen Gruppe d​er Bakteriophagen ohne Kopf-Schwanz-Aufbau (d. h. n​icht zu d​en Caudoviricetes), s​ind aber a​uch nicht filamentös (wie e​twa die Tubulavirales). Sie zeigen e​in isometrisches (gleichförmiges) ikosaedrisches Kapsid. Seltene Aufnahmen zeigen e​ine Art Schwanz o​der Tubulus, ähnlich w​ie bei d​en Tectiviridae, w​enn sie a​n der Zellmembran d​er Wirtszelle anliegen (d. h. z​u Beginn d​er Infektion).[4]

Genom

Die Autolykiviridae h​aben ein lineares ssDNA-Genom (unsegmentiert, d. h. monopartit) m​it einer Länge v​on grob 10 kbp (Kilobasenpaare).[3]

Proteom

Die Autolykiviridae kodieren neben dem DJR-MCP eine Verpackungs-ATPase (en. packaging ATPase, für die Assemblierung d. h. den Zusammenbau der Viruspartikel) der FtsK-HerA-Superfamilie (vgl. Monodnaviria, Yaravirus) sowie für eine DNA-Polymerase mit Protein-Primer, bezeichnet als pDNApol. Diese Eigenschaften kennzeichnen sie als Mitglied der Klasse Tectiliviricetes, das pDNApol unterscheidet sie aber von ihren nächsten Verwandten, den Corticoviridae. Sie enthalten wie andere Mitglieder der Tectiliviricetes Lipidmembranen in ihren Kapsiden, zudem sind wie bei den Tectiviridae terminale Proteine kovalent an ihr Genom gebunden.[3]

Wirte und Systematik

Die derzeit (Mitte 2021) bekannten Autolykiviridae wurden in küstennahen marinen heterotrophen Bakterien der Gattung Vibrio (Vibrionen) isoliert. Tests zeigten aber, dass einige Arten der Autolykiviridae in der Lage sind, sich in mindestens 6 verschiedenen Spezies der Bakterienfamilie Vibrionaceae zu replizieren.[3]

Die Systematik (Stand ICTV MSL#36, 1. Halbjahr 2021) u​nd Wirte s​ind wie folgt[2][7][3] (auf NCBI s​ind derzeit (13. Juni 2021) d​ie einzelnen Stämme n​och jeweils eigenen provisorischen Spezies zugeordnet u​nd nicht i​n die ICTV-bestätigten offiziellen Spezies gruppiert.[8]):

Klasse: Tectiliviricetes

  • Familie: Autolykiviridae mit 2 Gattungen
  • Spezies: Livvievirus viph1249a (ehem. Gruppe E) – isoliert auf Vibrio cyclitrophicus
  • Stamm: Vibrio phage 1.249.A._10N.261.55.B9 (Referenzstamm)
  • Stamm: Vibrio phage 1.249.B._10N.261.55.B9
  • Spezies: Paulavirus viph1044o (sic, richtiger wäre Livvievirus viph1044o, ehem. Gruppe D) – ursprünglich für die Gattung Paulavirus vorgeschlagen – isoliert auf Vibrio lentus und V. sp. F12
  • Stamm: Vibrio phage 1.044.O._10N.261.51.B8 (Referenzstamm)
  • Stamm: Vibrio phage 1.043.O._10N.261.52.C7
  • Stamm: Vibrio phage 1.048.O._10N.286.46.A10 identisch Vibrio phage 1.102.O._10N.261.45.E3
  • Stamm: Vibrio phage 1.057.O._10N.261.46.B12
  • Stamm: Vibrio phage 1.062.O._10N.286.55.C3
  • Stamm: Vibrio phage 1.095.O._10N.286.46.E10
  • Stamm: Vibrio phage 1.107.A._10N.286.52.E10
  • Stamm: Vibrio phage 1.107.B._10N.286.52.E10
  • Stamm: Vibrio phage 1.107.C._10N.286.52.E10
  • Spezies: Paulavirus viph1008o (ehem. Gruppe A) – isoliert auf Vibrio lentus, V. cyclitrophicus, und V. splendidus, kann auch Enterovibrio-Arten infizieren.
  • Stamm: Vibrio phage 1.008.O._10N.286.54.E5 (Referenzstamm)
  • Stamm: Vibrio phage 1.040.O._10N.286.45.B9
  • Stamm: Vibrio phage 1.011.O._10N.286.49.B11
  • Stamm: Vibrio phage 1.069.O._10N.286.49.F11
  • Stamm: Vibrio phage 1.125.O._10N.286.49.F5
  • Stamm: Vibrio phage 2.092.O._10N.286.52.B7
  • Spezies: Paulavirus viph1020o (ehem. Gruppe B) – isoliert auf Vibrio tasmaniensis, infiziert auch V. lentus
  • Stamm: Vibrio phage 1.020.O._10N.222.48.A2 (Referenzstamm)
  • Spezies: Paulavirus viph1080o (ehem. Gruppe C) – isoliert auf Vibirio kanaloae und V. lentus.
  • Stamm: Vibrio phage 1.080.O._10N.286.48.A4 (Referenzstamm)
  • Stamm: Vibrio phage 1.141.A._10N.261.49.B

Obwohl d​ie Autolykiviridae offenbar e​ine Schwesterfamilie d​er Corticoviridae darstellen, h​at das ICTV d​ie neue Familie n​icht in d​eren Ordnung Vinavirales aufgenommen. Die Autolykiviridae verbleiben d​aher zunächst o​hne Ordnungszuweisung, u​nd die Corticoviridae monotypisch i​n ihrer Ordnung Vinavirales. Als provisorische Bezeichnung für e​ine beide Familien umfassende Klade w​urde PM2-Gruppe (en. PM2 group) vorgeschlagen, benannt n​ach der Corticoviridae-Spezies Pseudoalteromonas-Phage PM2.[5]

Ökologie

Die Autolykiviren wurden a​ls Hauptvernichter (en. principal killers) d​er marinen Vibrionaceen identifiziert, w​as auf e​inen viel größeren ökologischen Einfluss d​er schwanzlosen Bakteriophagen hinweist, a​ls bisher angenommen.[5][6]

Bildergalerie

Offenbar gibt es zur Zeit (14. Juni 2021) noch keine gemeinfreien Bilder oder Schemazeichnungen von Autolykiviridae. Eine Reihe von TEM-Aufnahmen und Genomkarten finden sich bei den folgenden Quellen:

  • Vorschlag an das ICTV, docx-Datei, Fig. 1a und b (Genomkarten der fünf 2021 bestätigten Spezies unter c)[3]
  • Kauffman et al. (2018), Fig. 1a und b, sowie Extended Data Fig. 1.[4]
  • David L. Chandler (2018), MIT News und Stanislav Mihulka (2018), OSEL.[6]
  • Ignacio-Espinoza und Fuhrmann (2018), Schemazeichnung in Fig. 1 (rechts) und Link mit TEM-Thumbnail.[9]
  • Scientists Find New Type of Virus in World’s Oceans: Autolykiviridae, auf: sci-news vom 25. Januar 2018

Einzelnachweise
  1. Sari Mäntynen, Lotta-Riina Sundberg, Hanna M. Oksanen, Minna M. Poranen: Half a Century of Research on Membrane-Containing Bacteriophages: Bringing New Concepts to Modern Virology, in: MDPI Viruses, Band 11, Nr. 76, 18. Januar 2019, doi:10.3390/v11010076
  2. ICTV: ICTV Master Species List 2020.v1, New MSL including all taxa updates since the 2019 release, March 2021 (MSL #36)
  3. Kauffman KM, Hussain FA, Yang J, Arevalo P, Brown JM, Chang WK, VanInsberghe D, Elsherbini J, Sharma RS, Cutler MB, Kelly L, Polz MF: Official taxonomy updates – prokaryote viruses: Autolykiviridae, Create one new family (Autolykiviridae) of non-tailed dsDNA bacterial viruses in the double jelly roll fold major capsid lineage. [ZIP (docx, xlsx)]
  4. Kathryn M. Kauffman, Fatima A. Hussain, Joy Yang, Philip Arevalo, Julia M. Brown, William K. Chang, David VanInsberghe, Joseph Elsherbini, Radhey S. Sharma, Michael B. Cutler, Libusha Kelly, Martin F. Polz: A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria, in: Nature 554, S. 118–122, 24. Januar 2018, doi:10.1038/nature25474, PMID 29364876, ResearchGate.
    TEM-Aufnahmen: Siehe auch:
  5. Natalya Yutin, Disa Bäckström, Thijs J. G. Ettema, Mart Krupovic, Eugene V. Koonin: Vast diversity of prokaryotic virus genomes encoding double jelly-roll major capsid proteins uncovered by genomic and metagenomic sequence analysis, in: BMC Virology Journal, Band 15, Nr. 67, 10. April 2018, doi:10.1186/s12985-018-0974-y, PMID 29636073, PMC 5894146 (freier Volltext)
  6. David L. Chandler: New type of virus found in the ocean: The unusual characteristics of these abundant, bacteria-killing viruses could lead to evolutionary insights, auf: MIT News vom 24. Januar 2018. Dazu:
  7. ICTV: ICTV Taxonomy history: Autolykiviridae, EC 52, Online meeting, October 2020; Email ratification March 2021 (MSL #36)
  8. NCBI: Autolykiviridae (family)
  9. Julio Cesar Ignacio-Espinoza, Jed A. Fuhrman: A non-tailed twist in the viral tale, in: Nature, Band 554, S. 38–39, 24. Januar 2018, doi:10.1038/d41586-018-00923-8
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