Как созревают вирионы медузавируса

Медузавирус — один из так называемых гигантских вирусов, заражающих амеб рода Acanthamoeba. Гигантские вирусы отличаются огромными геномами и вирионами: они различимы под световым микроскопом и сначала были приняты за грамотрицательных бактерий. Геном медузавируса состоит из 381 тысячи пар оснований и кодирует, в числе прочего, полный набор гистонов, включая линкерный гистон H1. Первый медузавирус был описан в 2019 году, а в 2021 году — другой штамм медузавируса, отличающийся тем, что у него гены гистонов H3 и H4, соединены в один ген. Медузавирус непохож на другие гигантские вирусы и филогенетически ближе к эукариотам, чем они. Детали его морфологии и процесса созревания в клетках-хозяевах оставались неясными.

Авторы работы, опубликованной в Journal of Virology, изучили строение вирионов медузавируса на разных стадиях жизненного цикла и описали процесс созревания его вирусных частиц.

Ученые заражали амеб медузавирусом, а затем исследовали инфицированные клетки с помощью электронной микроскопии. Они показали, что в клетках и за их пределами существуют четыре типа вирионов медузавируса: псевдопустые вирионы, заполненные отличным от ДНК веществом низкой электронной плотности, пустые, полупустые и полностью заполненные геномной ДНК вирионы. Четыре типа вирионов соответствовали разным стадиям созревания вирионов внутри амебы. Авторы работы показали, что вирионы и вирусные геномы синтезируются независимо, в цитоплазме и ядре соответственно. Самая ранняя форма вирионов — псевдопустые вирионы. Когда из них выходит вещество низкой плотности, они становятся пустыми. Пустые вирионы захватывают вышедшие в цитоплазму новые копии генома медузавируса и превращаются сначала в полупустые, а затем в полные. Загрузка ДНК возможна только в те пустые капсиды, которые находятся рядом с ядром, поэтому наряду со зрелыми вирионами из зараженных клеток выходит множество незрелых.

Исследование с помощью криоэлектронной микроскопии показало, что капсид медузавируса покрыт равномерно распределенными по его площади шипами трех типов, причем структура капсида остается постоянной на протяжении всего клеточного цикла. Единственное различие между структурами вирионов на разных стадиях жизненного цикла состоит в их размере, которое определяется наличием или отсутствием вирусной ДНК внутри них. Под капсидом находится внутренняя мембрана, повторяющая общий паттерн его структуры. В пустых частицах во внутренней мембране есть пора, которая, вероятно, необходима для выхода из собранного капсида вспомогательных каркасных белков, заполняющих псевдопустые частицы и обеспечивающих правильную сборку, и для загрузки вирусной ДНК.

Такой процесс созревания может быть назван уникальным, что еще раз напоминает о значительном разнообразии гигантских вирусов и особом положении, которое среди них занимает медузавирус.