[论文解读] Mimivirus and the emerging concept of "giant" virus

Jean‐Michel Claverie, Hiroyuki Ogata+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2005

Bacteriophages and microbial interactions参考文献 44被引用 34

一句话总结

本文介紹了 Mimivirus，一種具有 1.2 Mb 基因組且粒子尺寸超過 400 nm 的巨型 DNA 病毒，模糊了病毒與細胞生命之間的界限。本文提出使用 'girus' 一詞來分類這些複雜病毒，其編碼通常僅見於細胞生物的基因——例如氨酰-tRNA合成酶——挑戰了傳統病毒定義，並促使對生命分類的根本性重新評估。

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.

研究动机与目标

• 將 Mimivirus 描述為一種具有前所未有的大小與基因組複雜性的新型巨型病毒。
• 探討 Mimivirus 基因組對病毒與細胞生命之間傳統區分的影響。
• 識別並分析 Mimivirus 中的特殊基因，例如參與翻譯機制的基因，這些基因在病毒中通常不存在。
• 提出新的分類概念——'girus'——以反映巨型病毒在病毒與細胞生物之間的中介狀態。
• 激發對微生物多樣性與基於基因組與結構特徵的生命形式分類的重新評估。

提出的方法

• 對 Mimivirus 進行基因組測序與生物資訊學分析，以識別蛋白質編碼基因與功能註解。
• 透過比較基因組學檢測細胞基因的同源物，特別是參與翻譯與代謝的基因。
• 利用電子顯微鏡對病毒粒子的大小與形態進行表徵。
• 對保守基因進行系統發育分析，以評估其與細胞生物的演化關係。
• 識別出先前在病毒中未見的新型基因家族，包括編碼氨酰-tRNA合成酶的基因。
• 提出 'girus' 一詞，用以表示巨型病毒在病毒與寄生原核生物之間的中介生物狀態。

实验结果

研究问题

• RQ1 Mimivirus 的基因組大小與複雜性與已知病毒及細胞生物相比如何？
• RQ2 Mimivirus 基因組中編碼了哪些類型的基因，特別是參與核心細胞過程的基因？
• RQ3 基於尺寸與基因內容，Mimivirus 在多大程度上挑戰了傳統病毒定義？
• RQ4 在病毒中發現翻譯相關基因會帶來哪些演化與分類學上的影響？
• RQ5 基於其結構與基因組與寄生細胞生物的重疊，巨型病毒應如何分類？

主要发现

• Mimivirus 持有 120 萬個鹼基對的基因組，使其在發現時成為已知最大的 DNA 病毒。
• 該病毒編碼 911 個蛋白質編碼基因，遠多於典型病毒，並包含氨酰-tRNA合成酶基因，這是細胞生命的一個特徵。
• Mimivirus 粒子直徑超過 400 nm，處於小型細菌的尺寸範圍，模糊了病毒與細胞生物之間的區別。
• 其含有參與翻譯、DNA 修復與代謝的基因，顯示出病毒中此前未見的生物複雜性。
• Mimivirus 的發現促使重新評估病毒與細胞生命之間傳統邊界，進而提出 'girus' 一詞以代表此新類別。
• 基因組分析揭示了先前未在病毒基因組中識別出的新型基因家族，顯示其具有獨特的演化譜系。