Gigantyczne wirusy odgrywają rolę w przetrwaniu jednokomórkowych organizmów morskich zwanych protistami. Należą do nich glony, ameba i flagelaty, które stanowią podstawę oceanicznych sieci pokarmowych. A ponieważ ci protopowie stanowią ważną część łańcucha pokarmowego, te duże wirusy DNA są często odpowiedzialne za różne zagrożenia dla zdrowia publicznego, w tym szkodliwe kwiaty glonów.
Nowe badanie naukowców z Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science może pomóc w rozwiązaniu wielu rodzajów wirusów obecnych w naszych drogach wodnych i oceanach. Ta wiedza może pomóc lokalnym liderom lepiej przygotować się na to, kiedy szkodliwy kwitnienie glonów może wpływać na ich wybrzeże lub jeśli jakiekolwiek inne wirusy są obecne w lokalnych zatokach, rzekach lub jeziorach.
Korzystając z wysokowydajnych metod obliczeniowych, naukowcy zidentyfikowali 230 nowych gigantycznych wirusów w publicznie dostępnych morskich zestawach danych metagenomowych i scharakteryzowali ich funkcje.
Opublikowane w czasopiśmie Nature NPJ Viruses, ich odkrycia obejmują odkrycie nowych genomów wirusów gigantycznych wcześniej nieznanych w literaturze. W ramach tych genomów scharakteryzowano 530 nowych białek funkcjonalnych, w tym dziewięć białek zaangażowanych w fotosyntezę. Wskazuje to, że wirusy te mogą być w stanie manipulować ich gospodarzem i procesem fotosyntezy podczas infekcji.
„Poprzez lepsze zrozumienie różnorodności i roli gigantycznych wirusów w oceanie oraz ich interakcji z glonami i innymi drobnoustrojami oceanicznymi możemy przewidzieć i być może zarządzać szkodliwymi kwiatami glonów, które są zagrożeniami dla zdrowia ludzkiego na Florydzie, a także na całym świecie”-powiedział Mohammad Moniruzzaman, współautor badań i asystentem biologii marynowania i ekologii. „Gigantyczne wirusy są często główną przyczyną śmierci wielu fitoplanktonu, które służą jako podstawa sieci pokarmowej wspierającej ekosystemy oceaniczne i źródła żywności. Nowe funkcje występujące w gigantycznych wirusach mogą mieć potencjał biotechnologiczny, ponieważ niektóre z tych funkcji mogą reprezentować nowe enzymy”.
Do niedawna gigantyczne wirusy były w dużej mierze niewykryte metodami naukowymi ze względu na ograniczenia rurociągów bioinformatycznych. Naukowcy stworzyli innowacyjne narzędzie o nazwie Ich (Bnarzędzie ioinformatyczne miWirus Ukarioty Recvery z miMetage NvironmentalNOMES), zaprojektowany do identyfikacji gigantycznych genomów wirusowych w rozległych zestawach danych sekwencjonowania publicznego DNA.
„Odkryliśmy, że gigantyczne wirusy posiadają geny zaangażowane w funkcje komórkowe, takie jak metabolizm węgla i fotosynteza – tradycyjnie występujące tylko w organizmach komórkowych, powiedział Benjamin Minch, główny autor badania i doktorant w Departamencie Biologii Morskiej i ekologii w szkole Rosenstiel.” Sugeruje to, że wirusa giganta odgrywają przewagę w manipolizmie podczas infekcji i ekologii w infekcji i ekologii, a także wpływającą na to, że wpływa to na wpływ na wpływ. Biogeochemia morska. ”
Autorzy wykorzystali superkomputer Pegasus University of Miami w Frost Institute for Data Science and Computing (IDSC) do przetwarzania i montażu dużych metagenomów – często przekraczających gigabazę na bibliotekę – umożliwiając rekonstrukcję setek bibliotek społeczności drobnoustrojów.
„To badanie pozwoliło nam stworzyć ramy w celu ulepszenia istniejących narzędzi do wykrywania nowych wirusów, które mogłyby pomóc w naszej zdolności do monitorowania zanieczyszczenia i patogenów w naszych drogach wodnych”. Minch dodał.
Zespół badawczy pobrał dane sekwencjonowania DNA z dziewięciu dużych globalnych projektów próbkowania oceanicznego obejmującego słup do słupa. Korzystając z Beren, odzyskali genomy gigantycznych wirusa z danych. Genomy następnie adnotowano przy użyciu publicznie dostępnych baz danych funkcji genów w celu scharakteryzowania funkcji kodowanych przez te wirusy. Te genomy porównano ze wszystkimi obecnie dostępnymi przedstawicielami wirusa gigantycznych w celu zidentyfikowania nowych funkcji.
Program Beren stosowany do ułatwienia tych badań wypełnia lukę w dziedzinie badań, zapewniając łatwe w użyciu, kompleksowe narzędzie do identyfikacji i klasyfikacji gigantycznych wirusów w sekwencjonowaniu zestawów danych. Beren jest dostępny dla każdego, kto mógłby użyć i można go pobrać na stronie: https://gitlab.com/benminch1/beren
Badanie zatytułowane „Rozszerzenie różnorodności genomowej i funkcjonalnej globalnych wirusów gigantycznych oceanicznych” zostało opublikowane 21 kwietnia 2025 r. W czasopiśmie Nature NPJ Viruses. Autorami są Benjamin Minch i Mohammad Moniruzzaman z University of Miami Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science.