바이러스성 진핵생식

Viral eukaryogenesis

바이러스 진핵생식(Virus eukaryogenesis)은 진핵생물 형태의 세포핵이 메탄젠성 고고학이나 박테리아 안에서 내시경증의 형태로 큰 DNA 바이러스로부터 진화했다는 가설이다. 그 바이러스는 나중에 숙주 게놈으로부터 유전자를 얻어내고 결국 그 역할을 갉아먹음으로써 진핵핵으로 진화했다. 이 가설은 2001년[1] 필립 벨이 처음 제안했으며 단백질 생합성이 가능한 크고 복잡한 DNA 바이러스(미미바이러스 등)가 발견되면서 더욱 대중화됐다.

최근 입증된 증거는 박테리아 세포가 감염되었을 때, 거대 박테리오파지 201 22-1 (피크즈바이러스 속)이 게놈 복제 영역을 중심으로 핵과 같은 구조를 조립하고, 전사와 번역을 분리하고, 합성된 mRNA가 세포질로 옮겨지는 것을 발견했다는 것을 포함한다. 번역의[2] 같은 연구자들은 또한 이 같은 페이지는 게놈 복제 시 바이러스 공장을 세포의 중앙에 위치시키는 역할을 하는 투불린(PhuZ)에 진핵 호몰로뉴를 암호화하는 것을 발견했다.[3] PhuZ 스핀들은 eukaryotic 스핀들과 몇 가지 독특한 특성을 공유한다: 동적 불안정성, 양극성 필라멘트 배열, 그리고 중앙 위치 DNA.[4] 게다가, 미미바이러스와 같은 많은 종류의 핵세포질 대형 DNA 바이러스(NCLDV)가 m7G 캡을 씌운 mRNA를 생산하는 장치를 가지고 있고 진핵모자 결합 단백질 eIF4E의 동음이의어를 포함하고 있다는 증거가 있다. 바이러스성 진핵생식을 지지하는 사람들은 또한 고고학에서 이러한 특징의 부족을 지적하고, 따라서 상당한 차이가 핵의 관점에서 진핵과 가장 관련이 있는 진핵생물과 진핵생물과 가장 관련이 있는 고고학 집단을 분리한다고 믿는다. 이것들과 다른 발견들에 비추어, 벨은 핵의 바이러스 조상이 수두와 같은 바이러스라기 보다는 NCLDV와 같은 고고 바이러스라는 것을 제안하기 위해 그의 원래 논문을 수정했다.[4]

바이러스성 진핵생식은 여러 가지 이유로 논란이 되어왔다. 우선, 핵의 바이러스 기원에 대한 실증적 증거는 역으로 일부 바이러스의 핵 기원을 암시하는 데 사용될 수 있다는 주장이 제기된다.[5] 둘째로, 이 가설은 바이러스가 살아있는 유기체인지에 대한 오랜 논쟁을 더욱 격화시켰다.[5]

가설

바이러스성 진핵생식 가설은 진핵생식물이 현대핵이 된 바이러스성 성분, 현대 세포의 세포질과 세포막을 기증한 원핵세포(세포세포 가설의 고고학), 내분증에 의해 만들어진 또 다른 원핵세포(이 세균)의 세 가지 조상 원소로 구성되어 있다는 것을 실증한다. 현대의 미토콘드리온이나 엽록소가 되었다.

2006년에 연구자들은 RNA에서 DNA 게놈으로의 전환이 바이러스 세계에서 처음 일어났다고 제안했다.[6] DNA 기반 바이러스는 유전자 정보를 저장하기 위해 RNA를 이전에 사용했던 고대 숙주(그런 숙주를 리보세포 또는 리보세포라고 부른다)에게 저장장치를 제공했을지도 모른다.[5] 바이러스는 처음에 숙주 세포에서 RNA 분해 효소에 저항하는 방법으로 DNA를 채택했을 수 있다. 따라서 이러한 새로운 구성요소의 기여는 엽록체나 미토콘드리아의 기여만큼이나 유의미했을 수 있다. 이 가설을 따라, 고고학, 박테리아, 진핵생물들은 각각 다른 바이러스로부터 DNA 정보 시스템을 얻었다.[6] 원본 논문에서도 진핵생물의 기원에 있는 RNA 세포였지만, 결국 RNA 처리를 특징으로 하여 더욱 복잡해졌다. 비록 이것이 오늘날 더욱 개연성이 높은 아세포 가설과는 대조적이긴 하지만, 바이러스는 생명의 세 영역 모두의 기원('바이러스 가설의 외')에 기여한 것으로 보인다. 진핵 세포 복제의 핵심 측면인 텔로머레이즈와 텔로미어가 바이러스 기원을 갖고 있다는 제안도 나왔다. 또한, 현대의 진핵핵의 바이러스 기원은 박테리아 미토콘드리아 전구체를 라이소게닉 바이러스로 운반하는 고고학 세포의 여러 감염에 의존했을지도 모른다.[7] 바이러스 eukaryogenesis 가설은 현대의 pox 바이러스와 유사한 바이러스가 기존의 박테리아와 고고학적 종으로부터의 유전자 획득을 통해 핵으로 진화한 진핵 진화 모델을 묘사하고 있다.[8] 그 후 리소게닉 바이러스는 세포의 정보 저장소가 되었고, 세포는 바이러스 게놈의 유입에도 불구하고 유전자 번역과 일반 기능을 위한 용량을 유지했다. 마찬가지로, 이 진핵생식에 관여하는 박테리아 종은 ATP의 형태로 에너지를 생산할 수 있는 능력을 유지하는 한편, 그것의 유전 정보의 많은 부분을 이 새로운 바이러스 핵산소 오르가넬에 전달하기도 했다. 모든 진핵생물에서 유사분열, 감수분열, 성(性)이 일어나는 현대의 세포주기는 바이러스에 의해 부딪힌 균형 때문에 진화했으며, 바이러스는 가능한 한 많은 숙주를 감염시키는 것과 바이러스 확산을 통해 개별 숙주를 죽이는 것 사이의 절충 패턴을 특징적으로 따른다는 가설이 있다. 가정적으로 바이러스 복제 주기는 플라스미드와 바이러스 리소겐의 주기를 반영할 수 있다. 그러나 이 이론은 논란의 여지가 있으며, 아마도 현대의 진핵핵과 가장 진화적으로 유사하기 때문에 고고학 바이러스와 관련된 추가적인 실험이 필요하다.[9][10]

바이러스성 진핵생식 가설은 진핵생식물의 세포 주기, 특히 성, 감수분열을 증거로 지적한다.[9] 원핵 세포나 진핵 세포에서 DNA나 생식의 기원에 대해서는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 바이러스가 지구 최초의 세포의 생성에 관여했을 가능성이 있다.[11] 진핵핵은 바이러스의 그것과 같은 전문화된 최종 염기서열을 가진 선형 DNA를 포함하고 있다(그리고 원형 위상인 박테리아 게놈과는 대조적으로), 그것은 mRNA 캡팅을 사용하며, 전사들을 번역으로부터 분리한다. 진핵핵은 세포질 복제도 가능하다. 일부 대형 바이러스에는 자체 DNA 유도 RNA 중합효소가 있다.[5] "감염성" 핵의 이전은 많은 기생충 홍조류에서 기록되어 왔다.[12] 또 다른 뒷받침되는 증거는 (번역으로부터 필사본을 분리하지 않은 채 삽입된) m7G 캡핑 기구가 에우카리아와 미미비르과 모두에 존재하지만, 에로케테 가설에 따르면 에우카리아와 가장 가까운 고고학적 친족으로 간주되는 로키아카게오타에는 존재하지 않는다는 것이다(또한 m7G 캡핑의 유전학적 분석에 의해 뒷받침된다). 통로의[10]

시사점

그 이론에서는 여러 가지 설이 가능하다. 예를 들어, 빌리피드 봉투를 가진 나선형 바이러스는 고도로 단순화된 세포핵(즉, 지질막 내에 캡슐화된 DNA 염색체)과 뚜렷하게 유사하다. 이론적으로, 큰 DNA 바이러스는 박테리아나 고고학적 세포를 통제할 수 있다.[13] 숙주 세포를 복제하고 파괴하는 대신에, 그것은 세포 내에 남아, 따라서 전형적으로 바이러스에 의해 직면하는 절충 딜레마를 극복할 것이다. 숙주세포의 분자기계를 통제하는 바이러스로, 사실상 기능핵이 될 것이다. 따라서 유사분열과 사이토키네시스(cytokinesis)의 과정을 통해 이 바이러스는 세포 전체를 공생으로 모집하게 되는데, 이는 생존과 증식의 새로운 방법인 것이다.

참고 항목

참조

  1. ^ Bell PJ (September 2001). "Viral eukaryogenesis: was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus?". Journal of Molecular Evolution. 53 (3): 251–6. Bibcode:2001JMolE..53..251L. doi:10.1007/s002390010215. PMID 11523012. S2CID 20542871.
  2. ^ Chaikeeratisak V, Nguyen K, Khanna K, Brilot AF, Erb ML, Coker JK, et al. (January 2017). "Assembly of a nucleus-like structure during viral replication in bacteria". Science. 355 (6321): 194–197. Bibcode:2017Sci...355..194C. doi:10.1126/science.aal2130. PMC 6028185. PMID 28082593.
  3. ^ Chaikeeratisak V, Nguyen K, Egan ME, Erb ML, Vavilina A, Pogliano J (August 2017). "The Phage Nucleus and Tubulin Spindle Are Conserved among Large Pseudomonas Phages". Cell Reports. 20 (7): 1563–1571. doi:10.1016/j.celrep.2017.07.064. PMC 6028189. PMID 28813669.
  4. ^ a b Bell, Philip J. L. (2020-11-01). "Evidence supporting a viral origin of the eukaryotic nucleus". Virus Research. 289: 198168. doi:10.1016/j.virusres.2020.198168. ISSN 0168-1702. PMID 32961211. S2CID 221864135.
  5. ^ a b c d Claverie JM (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.
  6. ^ a b Forterre P (March 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 of the United States of America. 103 (10): 3669–74. Bibcode:2006PNAS..103.3669F. doi:10.1073/pnas.0510333103. JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372.
  7. ^ Witzany, Guenther (2008). "The viral origins of telomeres and telomerases and their important role in eukaryogenesis and genome maintenance" (PDF). Biosemiotics. 1 (2): 191–206. doi:10.1007/s12304-008-9018-0. S2CID 207415262.
  8. ^ Takemura M (May 2001). "Poxviruses and the origin of the eukaryotic nucleus". Journal of Molecular Evolution. 52 (5): 419–25. Bibcode:2001JMolE..52..419T. doi:10.1007/s002390010171. PMID 11443345. S2CID 21200827.
  9. ^ a b Bell PJ (November 2006). "Sex and the eukaryotic cell cycle is consistent with a viral ancestry for the eukaryotic nucleus". Journal of Theoretical Biology. 243 (1): 54–63. doi:10.1016/j.jtbi.2006.05.015. PMID 16846615.
  10. ^ a b Bell, PJL (2019). "Evidence supporting a viral origin of the eukaryotic nucleus". bioRxiv 10.1101/679175.
  11. ^ Trevors JT (2003). "Genetic material in the early evolution of bacteria". Microbiological Research. 158 (1): 1–6. doi:10.1078/0944-5013-00171. PMID 12608574.
  12. ^ Goff LJ, Coleman AW (November 1995). "Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites". The Plant Cell. 7 (11): 1899–1911. doi:10.1105/tpc.7.11.1899. JSTOR 3870197. PMC 161048. PMID 12242362.
  13. ^ 타케무라 M(2020) 원핵세포 내 메두사바이러스 조상: 핵의 바이러스 기원에 대한 가설 갱신 앞. 마이크로바이올. 11:571831. 도이: 10.3389/fmicb.2020.571831

추가 읽기