Ninguém jamais tinha visto um vírus se ligar a outro vírus, até que resultados de sequenciamento anômalos enviaram uma equipe da UMBC para a toca do coelho, levando a uma descoberta inédita.

Sabe-se que alguns vírus, chamados satélites, dependem não apenas do organismo hospedeiro para completar seu ciclo de vida, mas também de outro vírus , conhecido como “ajudante”, explica Ivan Erill, professor de ciências biológicas. O vírus satélite precisa do ajudante para construir seu capsídeo, uma concha protetora que envolve o material genético do vírus, ou para ajudá-lo a replicar seu DNA.

Estas relações virais exigem que o satélite e o ajudante estejam próximos um do outro, pelo menos temporariamente, mas não houve casos conhecidos de um satélite que realmente se ligasse a um ajudante – até agora.

Em um artigo publicado no The ISME Journal , uma equipe da UMBC e colegas da Universidade de Washington em St. Louis (WashU) descrevem a primeira observação de um bacteriófago satélite (um vírus que infecta células bacterianas ) ligando-se consistentemente a um bacteriófago auxiliar em seu "pescoço". "—onde o capsídeo se junta à cauda do vírus.

Em imagens detalhadas de microscopia eletrônica obtidas por Tagide deCarvalho, diretor assistente das Instalações Básicas da Faculdade de Ciências Naturais e Matemáticas e primeiro autor do novo artigo, 80% (40 em 50) dos ajudantes tinham um satélite preso no pescoço. Alguns daqueles que não tinham gavinhas satélites remanescentes presentes no pescoço. Erill, autor sênior do artigo, descreve-os como "marcas de mordida".

“Quando eu vi, pensei, não posso acreditar nisso”, diz deCarvalho. “Ninguém jamais viu um bacteriófago – ou qualquer outro vírus – se ligar a outro vírus”.

Após as observações iniciais, Elia Mascolo, estudante de pós-graduação do grupo de pesquisa de Erill e coautor do artigo, analisou os genomas do satélite, ajudante e hospedeiro, o que revelou mais pistas sobre este vírus nunca antes visto. relação. A maioria dos vírus satélites contém um gene que lhes permite integrar-se ao material genético da célula hospedeira após entrarem na célula. Isso permite que o satélite se reproduza sempre que um auxiliar entrar na célula a partir de então. A célula hospedeira também copia o DNA do satélite junto com o seu próprio DNA quando se divide.

Uma amostra de bacteriófago do WashU também continha um auxiliar e um satélite. O satélite WashU possui um gene para integração e não se liga diretamente ao seu ajudante, semelhante aos sistemas auxiliares de satélite observados anteriormente.

No entanto, o satélite da amostra da UMBC, denominado MiniFlayer pelos alunos que o isolaram, é o primeiro caso conhecido de satélite sem gene para integração. Como não consegue se integrar ao DNA da célula hospedeira, ele deve estar próximo de seu ajudante – chamado MindFlayer – toda vez que entra na célula hospedeira, se quiser sobreviver. Dado que, embora a equipe não tenha provado diretamente essa explicação, “anexar agora fazia todo o sentido”, diz Erill, “porque, caso contrário, como você vai garantir que entrará na cela ao mesmo tempo?”

Análise adicional de bioinformática por Mascolo e Julia López-Pérez, outro Ph.D. estudante que trabalha com Erill, revelou que MindFlayer e MiniFlayer estão coevoluindo há muito tempo. “Este satélite tem sintonizado e otimizado o seu genoma para ser associado ao ajudante há, eu diria, pelo menos 100 milhões de anos”, diz Erill, o que sugere que pode haver muitos mais casos deste tipo de relação à espera de serem descobertos. .

Esta descoberta inovadora poderia facilmente ter passado despercebida. O projeto começou como um semestre típico do programa SEA-PHAGES – um currículo investigativo em que alunos de graduação isolam bacteriófagos de amostras ambientais, enviam-nos para sequenciamento e depois usam ferramentas de bioinformática para analisar os resultados. Quando o laboratório de sequenciamento da Universidade de Pittsburgh relatou contaminação na amostra da UMBC que deveria conter o fago MindFlayer, a jornada começou.

A amostra incluía uma grande sequência: o fago que eles esperavam. “Mas em vez de apenas descobrir isso, também encontramos uma pequena sequência, que não correspondia a nada que conhecíamos”, diz Erill, que também é um dos líderes do programa SEA-PHAGES da UMBC, chamado Phage Hunters, junto com Steven Caruso, professor titular de ciências biológicas. Caruso executou o isolamento novamente, enviou-o para sequenciamento – e obteve resultados idênticos.

Foi quando a equipe chamou deCarvalho para ter uma ideia do que estava acontecendo com o microscópio eletrônico de transmissão (TEM) no Keith R. Porter Imaging Facility (KPIF) da UMBC. Sem as imagens, a descoberta teria sido impossível.

“Nem todo mundo tem um TEM à disposição”, observa deCarvalho. Mas com os instrumentos do KPIF, deCarvalho diz: "Consigo acompanhar algumas destas observações e validá-las com imagens. Há elementos de descoberta que só podemos fazer usando o TEM."

A descoberta da equipa prepara o terreno para trabalhos futuros para descobrir como o satélite se fixa, quão comum é este fenómeno e muito mais. “É possível que muitos dos bacteriófagos que as pessoas pensavam estarem contaminados fossem, na verdade, sistemas auxiliares de satélite”, diz deCarvalho, “então agora, com este artigo, as pessoas poderão ser capazes de reconhecer mais destes sistemas”.