Embora a maioria dos vírus gigantes conhecidos até hoje replique seu DNA no citoplasma da célula infectada, eles mostram que muitos mirusvírus têm um estilo de vida centrado na replicação de seu DNA no núcleo. Este trabalho revela não apenas um nicho ecológico importante para vírus de DNA no plâncton, mas também uma história evolutiva única.
© Rachel Javet
Os mirusvírus são vírus de DNA com genomas complexos, amplamente disseminados nos oceanos, mares, rios e lagos do planeta, onde infectam eucariotos unicelulares. Sua descoberta, iniciada graças à expedição Tara Oceans, já permitiu em 2023 descrever um primeiro grupo importante, a ordem Demutovirales, e compreender melhor a história evolutiva do vírus do herpes. Também revelou a existência de um segundo gênero de vírus gigantes associado ao plâncton, duas décadas após a descoberta de um primeiro gênero: os nucleocitovírus.
Os mirusvírus formam partículas virais muito diferentes das dos nucleocitovírus. Essas duas linhagens não podem, portanto, ser agrupadas sob o mesmo chapéu taxonômico. No entanto, os mirusvírus descritos no primeiro estudo compartilhavam uma característica principal com os vírus gigantes estabelecidos: a presença de funções essenciais, incluindo polimerases, que são enzimas que permitem a replicação do DNA viral e sua transcrição diretamente no citoplasma de seus hospedeiros. Duas linhagens de vírus gigantes pareciam assim coexistir, cada uma com um tipo de partícula distinto, mas ambas centradas na replicação citoplasmática.
O novo estudo vem revolucionar completamente esse modelo.
Um segundo filo de vírus gigantes, rico em uma diversidade insuspeita
Num artigo publicado na revista Nature Microbiology, cientistas descobriram numerosas linhagens adicionais de mirusvírus graças à reconstrução e posterior análise de mais de 1200 genomas ambientais.
Abordagens filogenéticas lhes permitem propor uma primeira classificação ampliada: os mirusvírus constituiriam um segundo filo de vírus gigantes (após os nucleocitovírus) compreendendo duas ordens principais adicionais (Okeanovirales e Styxvirales), uma ordem menor (Soporavirales), assim como 13 ordens mais enigmáticas que parecem ter uma história evolutiva surpreendente por sua diversidade, mas para as quais poucos vírus foram caracterizados até hoje.
Mirusvírus centrados no núcleo e não mais no citoplasma de seu hospedeiro
No coração do estudo estão características genéticas inesperadas, revelando um estilo de vida radicalmente diferente para a maioria dos mirusvírus recém-descritos.
Ao contrário dos mirusvírus de Demutovirales (e da maioria dos vírus gigantes conhecidos), a maioria dos mirusvírus recentemente identificados não possui nenhuma polimerase, mesmo que seus genomas possam atingir meio milhão de nucleotídeos. Eles dependem, portanto, fortemente das enzimas de replicação e transcrição da célula hospedeira, atividades que ocorrem exclusivamente no núcleo.
Outra surpresa: seus genes estão pontilhados de íntrons do spliceossomo, segmentos de DNA que não pertencem às partes codificantes dos genes. Para que os genes produzam um RNA funcional, esses íntrons devem ser removidos pelo spliceossomo, uma maquinaria celular que monta as sequências codificantes em um RNA maduro. Esta etapa ocorre exclusivamente no núcleo, confirmando um modo de replicação nuclear.
Os pesquisadores também descobriram que esses íntrons contêm milhares de genes de endonucleases, uma combinação nunca observada antes, mesmo em eucariotos. As endonucleases são enzimas capazes de cortar o DNA dentro de uma sequência (em oposição às exonucleases, que cortam nas extremidades). Nestes mirusvírus, sua presença nos íntrons sugere mecanismos de mobilidade genética e remodelagem do genoma particularmente ativos, reforçando a ideia de uma história evolutiva muito dinâmica de sua riqueza em íntrons.
Grandes questões ainda em aberto
Este estudo revela, portanto, que o núcleo dos eucariotos unicelulares, organismos-chave do plâncton que desempenham um papel ecológico e evolutivo considerável, particularmente no contexto do aquecimento global, é um nicho para a replicação de muitos vírus de DNA com genomas complexos. Estes mirusvírus mudam, portanto, nossa compreensão do funcionamento do plâncton em geral, e das interações célula-vírus em particular.
Muitas interrogações permanecem:
- Como esses vírus evoluíram para dois estilos de vida distintos? Um centrado no citoplasma (Demutovirales), o outro no núcleo (Okeanovirales e Styxvirales).
- Quais são seus principais hospedeiros? E como eles influenciam a fisiologia dos eucariotos unicelulares em grande escala?
- Coinfecções núcleo + citoplasma são frequentes? Uma célula pode ser infectada simultaneamente por um vírus gigante citoplasmático e um mirusvírus nuclear? Isso favorece trocas de genes entre vírus, inclusive com os nucleocitovírus?
Várias equipes internacionais já trabalham nessas questões, e os próximos anos deverão esclarecer ainda mais o papel e a evolução desses vírus gigantes surpreendentes.