Вирусный эукариогенез

Вирусный эукариогенез — гипотеза происхождения эукариотического клеточного ядра в результате эндосимбиоза крупных ДНК-содержащих вирусов и метаногенных архей. На основе вируса сформировалось ядро эукариотического типа, которое затем включило в свой геном гены хозяина и, в конечном итоге, перехватило управление клеткой. Гипотеза была предложена Филиппом Беллом в 2001 году[1] и получила дополнительную поддержку при исследовании механизмов синтеза белка у крупных ДНК-содержащих вирусов, таких, как мимивирусы.

Минивирус

Исследования генома и открытие вирусов со сложными ДНК могут указывать на то, что они играли определённую роль в формировании эукариотических ядер. Гипотетически, вирусы могут быть предками современных эукариотических клеток, косвенным свидетельством является универсальность кода ДНК для всех живущих ныне эукариот и прокариот.[2]

Гипотеза
Эволюция живых организмов

Так же, как и ДНК-содержащие вирусы, ядро эукариот содержит линейные хромосомы со специфическими последовательностями на их концах (хромосомы прокариот — кольцевые). В обоих случаях мРНК кэпирована, а трансляция и транскрипция происходят раздельно. Эукариотические ядра также способны к цитоплазматической репликации. Некоторые крупные вирусы обладают собственной РНК-полимеразой.[2] Перенос «инфекционных» ядер был документирован у многих паразитических красных водорослей.[3] Сложные эукариотические ДНК-вирусы могли возникнуть из подобных ядер.

Гипотеза вирусного происхождения эукариот предполагает, что эукариоты состоят из трёх предковых элементов: вирусный компонент, от которого произошло современное эукариотическое ядро; прокариотическая клетка, от которой эукариоты унаследовали цитоплазму и клеточную мембрану; а также ещё одна прокариотическая клетка, от которой произошли митохондрии и хлоропласты путём эндоцитоза. Возможно, клеточное ядро образовалось под воздействием нескольких заражений архейной клетки, уже содержащей бактерию — предшественника митохондрий, лизогенным вирусом.[4] В рамках гипотезы предложена модель эволюции эукариот, в которой вирус, сходный с современным вирусом оспы, развился в клеточное ядро путём включения генов из бактерии и археи-хозяина. Постепенно этот вирус стал основным хранилищем информации в клетке, которая сохранила способности к трансляции генов и жизнеспособности. Внутриклеточная бактерия сохранила способность производить энергию в форме АТФ, также передав часть своих генов ядру. На вирусное происхождение эукариотических ядер может указывать возникновение полового размножения и мейоза в клеточном цикле. В то же время, эта теория остаётся противоречивой, необходимы дополнительные экспериментальные доказательства с использованием вирусов архей, так как они, вероятно, наиболее сходны с современными эукариотическими ядрами.[5]

В 2006 году было высказано предположение, что переход от РНК к ДНК геномам впервые произошел среди вирусов.[6] В таком случае ДНК-вирус мог предоставить РНК-содержащему хозяину систему хранения генетической информации, основанную на ДНК.[2] Причем первоначально наличие у вируса ДНК-генома позволяло ему защитить свою наследственную информацию от ориентированных на работу с РНК ферментов хозяина. Согласно гипотезе, археи, бактерии и эукариоты получили свою основанную на ДНК систему хранения информации от разных вирусов.[6] При этом РНК-содержащий предшественник эукариот был наиболее сложно организован и обладал механизмами процессинга РНК. Было также предположено вирусное происхождение теломеразы и теломеров — ключевых элементов репликации эукариотической клетки.

В пользу гипотезы свидетельствует ряд фактов. Например, спиральные вирусы с билипидной мембраной имеют отчётливое сходство с простейшими клеточными ядрами (ДНК-хромосомой, инкапсулированной в липидную мембрану). Теоретически, крупный ДНК-вирус может взять под контроль бактериальную или архейную клетку, вместо репликации и уничтожения клетки-хозяина. Вирус, эффективно контролирующий молекулярный механизм клетки-хозяина, сам становится чем-то вроде «ядра», успешно обеспечивая своё выживание процессами митоза и цитокинеза.

Примечания
  1. Philip John Livingstone Bell. Viral eukaryogenesis: Was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus? (англ.) // Journal of Molecular Evolution : journal. — 2001. — Vol. 53, no. 3. — P. 251—256. — doi:10.1007/s002390010215. — PMID 11523012.
  2. Claverie, Jean-Michel. Viruses take center stage in cellular evolution (англ.) // BioMed Central : journal. — 2006. — Vol. 7, no. 6. — P. 110. — doi:10.1186/gb-2006-7-6-110. — PMID 16787527.
  3. Goff, Lynda J.; Coleman, Annette W. Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites (англ.) // The Plant Cell Online : journal. — 1995. — Vol. 7, no. 11. — P. 1899—1911. — doi:10.1105/tpc.7.11.1899. — PMID 12242362. — .
  4. Witzany, Guenther. The viral origins of telomeres and telomerases and their important role in eukaryogenesis and genome maintenance (англ.) // Biosemiotics : journal. — 2008. — Vol. 1. — P. 191—206. — doi:10.1007/s12304-008-9018-0. Архивировано 12 августа 2017 года.
  5. Philip John Livingstone Bell. Sex and the eukaryotic cell cycle is consistent with a viral ancestry for the eukaryotic nucleus (англ.) // Journal of Theoretical Biology : journal. — 2006. — Vol. 243, no. 1. — P. 54—63. — doi:10.1016/jjtbi200605015.
  6. Forterre, Patrick. Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: A hypothesis for the origin of cellular domain (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 2006. — Vol. 103, no. 10. — P. 3669—3674. — doi:10.1073/pnas.0510333103. — . — PMID 16505372. — .

Ссылки

Литература
  • Claverie, Jean-Michel (2006). «Viruses take center stage in cellular evolution». Genome Biology 7 (6): 110. doi:10.1186/gb-2006-7-6-110. PMC 1779534. PMID 16787527.
  • Goff, Lynda J.; Coleman, Annette W. (1995). «Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites». The Plant Cell Online 7 (11): 1899—1911. doi:10.1105/tpc.7.11.1899. JSTOR 3870197. PMC 161048. PMID 12242362.
  • Forterre, Patrick (2006). «Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: A hypothesis for the origin of cellular domain». Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (10): 3669-74. Bibcode 2006PNAS..103.3669F. doi:10.1073/pnas.0510333103. JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372.


This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.