Gigantes adormecidos: como os vírus ocultos acordam dentro das algas marinhas e passam para as gerações futuras
Um novo modelo para estudar a latência viral, a evolução e as interações vírus-hospedeiro
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Os investigadores do Instituto Max Planck de Biologia de Tübingen demonstraram que os vírus gigantes, que há muito se pensava existirem apenas como partículas fugazes e de vida livre, podem incorporar-se permanentemente no genoma de um hospedeiro multicelular, permanecer adormecidos durante gerações e depois acordar a pedido. O estudo desafia os pressupostos fundamentais sobre o funcionamento dos vírus gigantes e estabelece um novo e poderoso modelo para estudar a latência viral em organismos complexos.
Vírus que se escondem à vista de todos
Os vírus gigantes estão entre as entidades biológicas mais notáveis da Terra: maiores e mais complexos do ponto de vista genómico do que muitas bactérias, podem causar grandes problemas nos ecossistemas marinhos, infectando algas e micróbios em todos os oceanos do mundo. No entanto, apesar da sua abundância e do seu papel ecológico, as suas estratégias de infeção em hospedeiros multicelulares continuam a ser pouco conhecidas. Em particular, a questão de saber se os vírus gigantes são capazes de latência, a capacidade de persistir silenciosamente dentro de um hospedeiro antes de se reactivarem, tem sido uma questão em aberto.
Este novo estudo responde a essa questão. Trabalhando com Ectocarpus, uma alga castanha que serve de organismo modelo para a biologia multicelular, a equipa descobriu que o genoma da alga alberga sequências completas e intactas de vírus gigantes, conhecidas como elementos virais endógenos gigantes (GEVEs). Estes GEVEs são totalmente funcionais e capazes de produzir partículas virais infecciosas.
"Não se trata de fósseis genómicos", afirma Carole Duchêne, pós-doutorada do Departamento de Desenvolvimento e Evolução das Algas. "São activos, regulados e transmissíveis. O vírus instalou-se efetivamente no genoma do hospedeiro e encontrou uma forma de persistir ao longo das gerações".
Um despertar controlado com precisão
Os investigadores descobriram que o vírus adormecido não se reactiva ao acaso. Em vez disso, o seu despertar é rigorosamente controlado por dois sinais distintos: o estado de desenvolvimento do hospedeiro e a temperatura ambiente. O vírus liga-se especificamente nas células reprodutoras, chamadas gametângios e esporângios, das algas marinhas, onde sequestra estas estruturas, transformando-as em fábricas produtoras de vírus e impedindo a formação de gametas e esporos. Fora destas células e condições específicas, permanece completamente silencioso.
Utilizando a sequenciação do genoma de leitura longa, a transcriptómica, a genética clássica e a edição de genes CRISPR/Cas, a equipa resolveu os locais precisos onde o genoma viral se integra nos cromossomas do hospedeiro, elucidou o mecanismo de integração e demonstrou que o elemento integrado é capaz de se replicar autonomamente. De forma crítica, ao utilizar o CRISPR para eliminar todo o elemento viral do genoma do hospedeiro, confirmaram diretamente que a sequência integrada, e não uma fonte externa, é responsável pela produção de partículas virais infecciosas.
Herdado como um gene, transmitido como um vírus
Talvez o mais surpreendente seja o facto de a equipa de investigação ter demonstrado que o elemento viral é transmitido de forma estável através da linha germinal do hospedeiro de uma geração para a seguinte, comportando-se, em termos genéticos, como um supergene. Isto significa que o vírus tem dois modos de transmissão: verticalmente, transmitido de pais para filhos através do genoma, e horizontalmente, através das partículas infecciosas que produz após a reativação. Esta estratégia dupla de herança latente combinada com reativação e libertação periódicas nunca antes tinha sido documentada para um vírus gigante num eucariota multicelular.
"O vírus desenvolveu uma estratégia extraordinariamente sofisticada", disse Susana Coelho, Diretora do Departamento de Desenvolvimento e Evolução das Algas. "Esconde-se no hospedeiro, é transmitido a todos os descendentes e depois acorda seletivamente no momento certo e no tipo de célula certo."
Porque é que é importante: ecologia, evolução e um novo sistema modelo
As algas castanhas representam o terceiro organismo multicelular mais complexo do planeta, tendo desenvolvido planos corporais complexos de forma totalmente independente dos animais e das plantas. São uma espécie fundamental nos ecossistemas marinhos costeiros, análoga, na sua importância ecológica, às árvores numa floresta. As algas castanhas estão cada vez mais ameaçadas pelas alterações climáticas. Compreender os vírus que as infectam e a forma como esses vírus moldam a evolução dos hospedeiros e a dinâmica das populações reveste-se, portanto, de grande importância ecológica.
De um modo mais geral, as descobertas desafiam pressupostos de longa data na virologia. A latência tem sido extensivamente estudada em vírus animais, particularmente em herpesvírus e retrovírus como o VIH, mas a ideia de que os vírus dsDNA gigantes, um grupo filogeneticamente distinto e enormemente diversificado, poderiam empregar a mesma estratégia num hospedeiro multicelular abre caminhos de investigação inteiramente novos. O sistema Ectocarpus-Phaeovirus fornece agora à comunidade científica um modelo tratável e geneticamente manipulável para estudar os mecanismos moleculares da latência viral, herança e reativação fora dos quadros tradicionais de animais e plantas.
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