새로운 캡시드 단백질 네트워크는 Marseilleviridae 거대 바이러스의 특징적인 내부 막 구조를 허용합니다

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 21428(2022) 이 기사 인용

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Marseilleviridae는 거대 바이러스 계열로 정이십면체 꼭지점 아래에 돌출부가 있는 특징적인 내부 막을 보여줍니다. 그러나 최대 직경이 250 nm인 이러한 큰 물체는 극저온 전자 현미경으로 나노미터 이하의 해상도로 검사하는 것이 기술적으로 어렵습니다. 여기에서는 Marseilleviridae의 종인 tokyovirus를 사용하여 거대 바이러스의 단일 입자 구조 분석(SPA)을 위한 1MV 고전압 극저온 EM(cryo-HVEM)의 유용성을 테스트하고 7.7Å 분해능에서 캡시드 구조를 밝혀냈습니다. 바이러스 DNA를 둘러싸는 캡시드는 주로 (1) 주요 캡시드 단백질(MCP) 및 펜톤 단백질, (2) 작은 캡시드 단백질(mCP), (3) 비계 단백질 구성 요소(ScPC), (4) 내부 층으로 구성됩니다. 막. mCP는 8개의 단백질 성분으로 구성된 새로운 캡시드 격자를 보여주었습니다. 정이십면체 꼭지점을 연결하는 ScPC는 막 돌출의 형성을 지원했으며 아마도 다른 거대 바이러스에서 보고된 줄자 단백질처럼 작용할 수 있습니다. MCP 삼량체 상단의 밀도에는 당단백질이 포함되어 있는 것으로 제안되었습니다. cryo-HVEM SPA의 첫 번째 시도입니다. 우리는 자동화된 데이터 수집과 수집 및 처리를 위한 소프트웨어 지원이 부족하여 달성 가능한 해결 방법이 없다는 것이 주요 제한 사항이라는 것을 발견했습니다. 그러나 이번 결과는 더 큰 생물학적 표본의 구조 분석을 위해 저온-HVEM을 사용할 수 있는 길을 열어주었습니다.

"거대 바이러스"는 작은 박테리아보다 더 큰 물리적 크기의 예외적으로 큰 바이러스입니다1. 또한 다른 바이러스보다 훨씬 더 큰 게놈(> 100킬로베이스(kb))을 갖고 있으며 다른 바이러스에서는 발견되지 않는 많은 유전자(> 50개 유전자)를 포함하고 있습니다2. 이들 바이러스의 특징 중 하나는 지질 이중층에 캡슐화된 이중 가닥 DNA를 가지고 있다는 것입니다3. 이러한 대형 DNA 바이러스는 현재 분류학적으로 Nucleocytoviricota4 문으로 분류되지만 역사적으로는 핵세포질 대형 DNA 바이러스(NCLDV)라고 불려 왔습니다. NCLDV는 이중 가닥 DNA를 보유하고 다양한 숙주 진핵생물을 표적으로 삼는 광범위한 대형 바이러스 집단입니다5. NCLDV는 Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae 및 Poxviridae를 포함한 여러 과와 cedratviruses, faustoviruses, medusaviruses, Mininucleoviridae, molliviruses, orpheoviruses, pacmanviruses, pandoraviruses 및 pithoviruses와 같은 분류되지 않은 바이러스로 구성됩니다. 지금도 전 세계적으로 다양한 NCLDV가 분리되어 연구되고 있다. 이러한 바이러스의 공유 특성을 기반으로 새로운 목인 Megavirales가 제안되었습니다7. NCLDV는 종에 따라 여러 유형의 모양을 나타냅니다. Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae, faustoviruses, medusaviruses, pacmanviruses 및 Mininucleoviridae는 정이십면체 모양을 나타냅니다. Poxviridae는 벽돌 모양을 나타냅니다. 세드라트바이러스, 몰리바이러스, 오르페오바이러스, 판도라바이러스, 피토바이러스는 암포라 모양을 나타냅니다. 크기도 다양합니다. 암포라 모양의 피토바이러스는 거대 바이러스 중 가장 크며 크기가 2μm를 초과하지만 실제 크기에는 상당한 차이가 있습니다8. 반면, 정이십면체 모양의 미미바이러스는 직경이 ~ 500nm(캡시드에서 연장된 섬유질 필라멘트는 포함하지 않음)이며9, 알려진 가장 가까운 친척 카페테리아바이러스는 ~300nm입니다10. 벽돌 모양의 폭스바이러스는 대략 350 x 270 nm이지만 정확한 크기는 다양합니다11. 다른 정20면체 바이러스는 메두사바이러스12,13의 경우 ~ 260nm, 이리도바이러스14의 경우 ~180nm, PBCV-115의 경우 ~190nm입니다. ASFV는 ~250 nm이지만 외부 막을 가지고 있기 때문에 복잡합니다16.

Marseilleviridae는 매우 복잡한 ~ 360kb 게놈과 ~ 250nm의 입자 크기를 갖는 NCLDVs17의 새로운 목의 계열입니다. 첫 번째 구성원인 마르세유바이러스는 2007년 프랑스 파리의 냉각탑에서 물 샘플을 배양하여 분리되었습니다18. 현재 Cannes 8 바이러스, Melbournevirus, Marseillevirus, Tokyovirus, Port-Miou 바이러스, Lausannevirus, Noumeavirus, Insectminevirus, Tunisvirus, Brazil marseillevirus, Golden Mussel marseillevirus 등이 이 과에 속하며 A~A까지 5개의 계통으로 분류됩니다. E19,20. 여러 연구에서도 인간21,22,23,24에서 Marseilleviridae의 존재가 보고되었습니다. 그러나 다른 연구에서는 증거가 나타나지 않았기 때문에 인간의 마르세유 바이러스 감염을 둘러싼 논란이 있습니다25,26. A27 계통에 속하는 Marseilleviridae 중 하나인 Melbournevirus는 이전에 26Å 해상도에서 저온 전자 현미경(cryo-EM) 단일 입자 분석(SPA)으로 분석되었습니다. 이는 삼각분할 수 T = 309인 정이십면체 캡시드를 보여주고, 꼭지점 바로 아래로 돌출된 캡시드 내부의 특징적인 내부 막과 핵양체 내부의 독특한 고밀도 몸체를 보여줍니다. Tokyovirus는 2016년 아시아에서 최초로 분리된 Marseilleviridae이며 A29 계통으로 분류됩니다. 본 연구에서는 정이십면체 Marseilleviridae의 특징적인 캡시드 구조를 조사하기 위해 Tokyovirus를 활용했습니다.