[논문 리뷰] Mimivirus and the emerging concept of "giant" virus

Jean‐Michel Claverie, Hiroyuki Ogata외 4명|arXiv (Cornell University)|2005. 06. 07.

Bacteriophages and microbial interactions참고 문헌 44인용 수 34

한 줄 요약

이 논문은 120만 염기쌍의 게놈을 지닌 거대한 DNA 바이러스인 Mimivirus를 소개하며, 입자 크기가 400 nm를 초과해 바이러스와 세포 생명체 사이의 경계를 흐리게 한다. 이 복잡한 바이러스를 분류하기 위해 '지르스(girus)'라는 용어를 제안하며, 일반적으로 세포 생물에서 발견되는 유전자—예를 들어 아미노산-tRNA 리아제—를 포함하고 있어传통적인 바이러스 정의에 도전하고, 생명체 분류의 근본적 재고를 유도한다.

ABSTRACT

The recently discovered Acanthamoeba polyphaga Mimivirus is the largest known DNA virus. Its particle size (>400 nm), genome length (1.2 million bp) and large gene repertoire (911 protein coding genes) blur the established boundaries between viruses and parasitic cellular organisms. In addition, the analysis of its genome sequence identified new types of genes not expected to be seen in a virus, such as aminoacyl-tRNA synthetases and other central components of the translation machinery. In this article, we examine how the finding of a giant virus for the first time overlapping with the world of cellular organisms in terms of size and genome complexity might durably influence the way we look at microbial biodiversity, and force us to fundamentally revise our classification of life forms. We propose to introduce the word "girus" to recognize the intermediate status of these giant DNA viruses, the genome complexity of which make them closer to small parasitic prokaryotes than to regular viruses.

연구 동기 및 목표

• Mimivirus를 기존 바이러스와는 다름없는 놀라운 크기와 게놈 복잡성으로 새로운 거대 바이러스로 특성화하기.
• Mimivirus의 게놈이 전통적인 바이러스와 세포 생물 간의 경계에 미치는 영향을 조사하기.
• 전통적으로 바이러스에 없었던 바이러스에서 발견되는 특이 유전자—예를 들어 번역 기구에 관여하는 유전자—를 식별하고 분석하기.
• 바이러스와 세포 생물 사이의 중간 상태를 반영하기 위해 '지르스(girus)'라는 새로운 분류 개념을 제안하기.
• 유전자 및 구조적 특징을 바탕으로 미생물 다양성과 생명 형태의 분류에 대한 재고를 촉진하기.

제안 방법

• 단백질 합성 유전자 및 기능적 애너테이션을 식별하기 위해 Mimivirus의 게놈 시퀀싱 및 생물정보학적 분석.
• 특히 번역 및 대사에 관여하는 유전자와의 동일 유전자를 탐색하기 위해 비교 게놈 분석 수행.
• 전자현미경을 이용한 바이러스 입자의 크기 및 형태적 특성 분석.
• 진화적 관계 평가를 위해 보존된 유전자를 기반으로 한 계통수 분석.
• 기존 바이러스 게놈에서 관찰되지 않은 바이러스에서 발견된 새로운 유전자 가족 식별, 특히 아미노산-tRNA 리아제를 코딩하는 유전자 포함.
• 바이러스와 기생성 원핵생물 사이의 중간 생물학적 상태를 반영하기 위해 '지르스(girus)'라는 용어 제안.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Mimivirus의 게놈 크기와 복잡성은 알려진 바이러스와 세포 생물과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ2 특히 중심 세포 과정에 관여하는 바이러스 게놈에 포함된 유전자는 어떤 유형인가?
• RQ3 크기와 유전자 구성에 기반해 기존 바이러스 정의에 대해 Mimivirus가 어느 정도 도전하는가?
• RQ4 바이러스에 번역 관련 유전자가 존재함으로써 유도되는 진화적 및 분류학적 함의는 무엇인가?
• RQ5 기생성 세포 생물과의 구조적 및 게놈적 유사성 고려 시 거대 바이러스는 어떻게 분류되어야 하는가?

주요 결과

• Mimivirus는 발견 당시까지 알려진 바이러스 중 가장 큰 120만 염기쌍의 게놈을 지닌다.
• 바이러스는 911개의 단백질 합성 유전자를 코딩하며, 일반적인 바이러스보다 훨씬 많고, 세포 생물의 특징인 아미노산-tRNA 리아제를 포함하고 있다.
• Mimivirus 입자는 지름이 400 nm를 초과하여 작은 박테리아 수준의 크기에 속하며, 바이러스와 세포 생물 간의 경계를 흐리게 한다.
• 번역, DNA 복구, 대사에 관여하는 유전자가 존재함으로써 기존에 바이러스에서 관찰되지 않았던 수준의 생물학적 복잡성을 보여준다.
• Mimivirus의 발견는 전통적인 바이러스와 세포 생물 간의 경계를 재고할 필요성을 제기하며, 이 새로운 카테고리에 대해 '지르스(girus)'라는 용어를 제안하게 되었다.
• 게놈 분석을 통해 이전에 바이러스 게놈에서 관찰되지 않은 새로운 유전자 가족이 드러나, 독특한 진화적 선례를 시사한다.