I mimivirus, i virus giganti che hanno un sistema immunitario antivirus
I mimivirus sono un “nuovo” ramo dell'albero della vita?
[1 Marzo 2016]
Lo studio “MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage” pubblicato su Nature da un team dell’università Aix-Marseille si occupa dei Mimivirus, virus così grandi, circa mezzo micrometro di diametro, che possono essere visti con un semplice microscopio ottico. E’ ormai noto che questi organismi hanno un proprio sistema immunitario, che utilizza difese simili al sistema CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) messo in atto da batteri e altri microrganismi, che li rende praticamente invulnerabili ai virus predatori. La scoperta di un sistema immunitario nei mimivirus rafforza la convinzione degli scienziati francesi che i virus giganti in realtà siano un nuovo ramo dell’albero della vita.
I mimivirus hanno genomi che sono più grandi di quelle di alcuni batteri, ma a differenza della maggior parte dei virus, non hanno i geni per produrre gli amminoacidi, le lettere di DNA e proteine complesse. Didier Raoult, un microbiologo dell’università di Aix-Marseille che ha co-condotto lo studio con il collega o Bernard La Scola, dice che «Questo significa che sono al confine tra i virus non-viventi e microbi che vivono». Secondo lui i mimivirus non sono veri virus: «Invece, sono più simile ai microbi procarioti, compresi i batteri, per la mancanza di nuclei». Come i procarioti, i mimivirus sono attaccati da virus chiamati virofagi.
Raoult, La Scola nel 2014, hanno trovato un virofago, lo Zamilon, che infetta alcuni tipi di mimivirus ma non altri3 .Raoult ipotizza he queste infezioni, così come la SAP la capacità di un mimivirus di copiare se stesso, potrebbero aver portato all’evoluzione di un sistema di difesa molto simile CRISPR.
Nature spiega che nei batteri e negli Archea, un altro tipo di procarioti, i sistemi CRISPR memorizzano una libreria di brevi sequenze di DNA che corrispondono a quelle dei fagi e altri invasori del DNA invadere. Quando viene percepita una sequenza di DNA straniero, gli enzimi specializzati “Cas” affrontano il DNA intruso e lo fanno a pezzi, bloccando l’infezione. I biologi ripropongono la CRISPR come tecnologia per modificare genomi .
Per determinare se mimivirus abbia un sistema di difesa simile, il team di Raoult ha analizzato i genomi di 60 ceppi di mimivirus e ha analizzato le sequenze che corrispondono a quelle del virofago Zamilon, scoprendo che i Mimivirus sono resistenti allo Zamilon anche se hanno solo un breve tratto di DNA che corrisponde a quello del fago. Accanto a queste sequenze, il team di Raoult trovato geni che codificano gli enzimi che possono degradare e modificare il DNA. Anche nell’immunità CRISPR i geni che codificano gli enzimi “Cas” si trovano accanto alle sequenze che riconoscono il virus. Bloccando l’attività delle diverse componenti del sistema, i mimivirus diventano vulnerabili all’attacco del virofago Zamilon.
Su Nature Raoult dice che «Che i mimivirus abbiano un sistema immunitario ha senso, perché devono competere per le risorse contro altri microbi e virus. Si trovano ad affrontare lo stesso tipo di sfide dei procarioti quando vivono in comunità: devono lottare contro i virus e procarioti. Ho anche il sospetto che secernano composti antibiotici».
Raoult sostiene che i mimivirus siano il quarto dominio della vita, a fianco di batteri, Archea e eucarioti, e vede nel loro sistema di difesa, che ha chiamato MIMIVIRE, un antichissimo adattamento che supporta ulteriormente la sua tesi che siano un ramo distinto dell’albero della vita.
Francisco Mojica, il microbiologo spagnolo dell’università di Alicante che negli anni ’90 ha identificato le sequenze CRISPR nei procarioti, fa notare su Nature che i componenti CRISPR sono state trovati in altri virus, ma non è chiaro se questi sistemi funzionino. Mojica sospetta che un antenato dei mimivirus abbia preso il MIMIVIRE da un altro microbo e aggiunge: «Sarà certamente di grande interesse identificare il meccanismo coinvolto nell’immunità MIMIVIRE. Mi aspetto che sarà molto diverso dal CRISPR».
Luciano Marraffini, un batteriologo della Rockefeller University di New York, non è del tutto convinto della teoria di Raoult sul MIMIVIRE come sistema di difesa virale, ma concorda sul fatto che sarà importante per capire come si fermano le infezioni dei virofagi. Proprio come l’aver compreso come funziona l’immunità CRISPR ha portato a proporla come strumento per il genome editing, lo studio dei mimivirus potrebbe riservare delle sorprese, Marraffini conclude: «I virus giganti probabilmente includono un bel po’ di nuova biologia, parte della quale, compreso il MIMIVIRE, potrebbe trovare nuova applicazione. Forse nel genome editing o magari in altri campi».