Une nouvelle étude révèle que les virus partagent des gènes dans les trois super-royaumes de la vie, des microbes unicellulaires appelés bactéries et archées, à eucarya, un groupe comprenant des animaux, les plantes, champignons et tous les autres êtres vivants. La plupart de ce partage inhabituel se produit entre les eucaryas et les bactéries et leurs virus. Crédit :Julie McMahon
Une nouvelle étude révèle que les virus partagent certains gènes exclusivement avec des cellules qui ne sont pas leurs hôtes. L'étude, rapporté dans le journal Frontières en microbiologie , ajoute à la preuve que les virus échangent des gènes avec une variété d'organismes cellulaires et sont des agents de diversité, disent les chercheurs.
L'étude a examiné les structures des protéines dans les virus et dans tous les super-royaumes, ou domaines, de la vie :des microbes unicellulaires appelés bactéries et archées, aux eucaryotes, un groupe comprenant des animaux, les plantes, champignons et tous les autres êtres vivants.
"Il est typique de définir les virus par rapport à leurs hôtes, mais cette pratique restreint notre compréhension des interactions virus-cellule, " a déclaré Arshan Nasir, chercheur à l'Université de l'Illinois et au COMSATS Institute of Information Technology, qui a dirigé les nouvelles recherches avec Gustavo Caetano-Anolles, professeur de sciences végétales et affilié au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology à l'U. of I., et Kyung Mo Kim, chercheur principal à l'Institut coréen de recherche polaire, à Incheon, Corée du Sud.
« Des recherches récentes ont révélé que les organismes peuvent former des partenariats avec d'autres organismes et vivre en communautés. Par exemple, de nombreuses espèces bactériennes et archéennes résident dans et sur le corps humain et constituent le microbiote humain, " a déclaré Nasir.
Les virus qui infectent les archées et les bactéries, par exemple, ne sont pas connus pour infecter les eucaryas. Cependant, ils peuvent toujours interagir de manière non nocive avec des organismes qu'ils n'infectent pas, les chercheurs ont dit.
"Nous voulions étudier les génomes des virus et des organismes cellulaires pour rechercher d'éventuelles traces de transfert de gènes des virus aux cellules, au-delà de ce que nous savons déjà des interactions des virus avec leurs hôtes, " a déclaré Nasir.
L'équipe a utilisé une approche bioinformatique pour analyser les génomes des organismes et les virus qui les infectent. Plutôt que de se concentrer sur les séquences génétiques, qui peut changer au fil des générations, l'équipe a examiné les composants fonctionnels des protéines, qu'ils appellent des plis. Chaque pli - et il y en a plus de 1, 400 d'entre eux dans tous les domaines de la vie - a une structure 3-D unique qui effectue une opération spécifique. Parce que les plis sont essentiels à la fonction des protéines, ils restent stables même si les séquences qui les codent changent à la suite de mutations ou d'autres processus, les chercheurs ont dit.
"Cela fait des replis protéiques des marqueurs fiables des changements évolutifs sur de longues périodes de temps, en particulier pour les virus qui mutent notoirement rapidement, " a déclaré Nasir.
Les chercheurs ont découvert des centaines de plis présents dans tous les super-royaumes de la vie et dans tous les types de virus, ce qui suggère qu'ils provenaient d'un ancêtre ancien de toutes les formes de vie, dit Caetano-Anolles.
Gustavo Caetano-Anolles et ses collègues ont trouvé des preuves de partage de gènes entre des virus et des organismes qui ne sont pas leurs hôtes. Crédit :L. Brian Stauffer
Quelques plis, cependant, n'apparaissent qu'à l'intérieur d'un même super-royaume et les virus qui l'infectent, suggérant un transfert de matériel génétique uniquement entre ce groupe de virus et leurs hôtes. Sur un total d'environ 2, 000 superfamilles de plis, l'équipe en a trouvé un qui était exclusif aux archées et aux virus qui infectent les archées, 29 partagé uniquement par les bactéries et les virus qui les infectent, et 37 qui sont exclusifs aux eucaryotes et à leurs virus.
Les données indiquent également d'autres, encore inconnu, mécanismes qui permettent aux virus d'échanger du matériel génétique avec des cellules, les chercheurs ont dit.
"Nous avons découvert de nombreux gènes viraux dans les organismes cellulaires que ces virus ne sont pas connus pour infecter, " a déclaré Nasir. " C'était particulièrement évident pour les virus bactériens et les organismes eucaryotes, peut-être en raison du plus grand nombre de façons dont les bactéries interagissent avec les eucaryas."
"Alors que les gens ont tendance à ne penser qu'aux virus qui infectent et tuent leurs hôtes, nous savons depuis des décennies qu'un virus entre parfois dans une cellule et y incorpore son matériel génétique sans la tuer, " a dit Caetano-Anolles. Dans le cas des organismes unicellulaires, ces gènes sont parfois transmis aux générations futures, il a dit.
ADN humain, trop, contient des restes de virus.
"Quelques rétroéléments et transposons, par exemple, sont censés provenir d'anciens virus, ", a déclaré Nasir. Les rétroéléments sont des séquences copiées de virus à ARN dans l'ADN et insérées dans les génomes d'organismes non viraux. Transposons, également connu sous le nom de "gènes sauteurs, " peut passer d'une partie du génome à une autre.
"Si vous avez une entité qui était un virus à un moment donné et qui a été cooptée dans le génome, qui fait partie du patrimoine moléculaire de l'organisme, ", a déclaré Caetano-Anolles.
L'équipe a également découvert un grand sous-ensemble de replis protéiques spécifiques au virus qui n'étaient présents dans aucun génome cellulaire.
"Cela suggère que les virus peuvent créer de nouveaux gènes et, potentiellement, transférer ces gènes à des organismes cellulaires, " a déclaré Nasir.
