Descoberta de vírus gigante pode reescrever a origem da vida complexa

Durante décadas, os cientistas tentaram compreender de onde vieram os vírus, como evoluíram e como se enquadram na árvore da vida. O professor Masaharu Takemura, da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Ciências de Tóquio (TUS), no Japão, tem sido uma figura de destaque nesse esforço. Em 2001, ele e o Dr. Philip Bell, do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Macquarie, Sydney, propuseram independentemente a teoria da origem do vírus nuclear celular, também conhecida como eucariogênese viral (termo cunhado pelo Dr. Bell).

Esta hipótese sugere que o núcleo das células eucarióticas (células cujo núcleo é ligado por uma membrana) pode ter se originado de um grande vírus de DNA, como o poxvírus, que infectou um ancestral arqueal (microrganismos unicelulares). Em vez de destruir o seu hospedeiro, o vírus pode ter estabelecido uma presença estável no citoplasma. Com o tempo, provavelmente absorveu genes importantes da célula hospedeira e gradualmente transformou-se no que hoje reconhecemos como o núcleo das células eucarióticas. Se estiver correta, esta teoria significa que os vírus podem ter desempenhado um papel central no surgimento da vida complexa.

Vírus gigantes de DNA e fábricas de vírus

O apoio a esta ideia cresceu em 2003 com a descoberta de vírus gigantes de DNA. Quando esses vírus infectam células, eles criam estruturas conhecidas como fábricas de vírus dentro de seus hospedeiros. Em alguns casos, estas fábricas estão rodeadas por membranas e servem como locais para a replicação do ADN, assemelhando-se a uma versão primitiva de um núcleo celular. Esta semelhança fortaleceu a ligação evolutiva proposta entre vírus e células complexas.

Nos últimos anos, os pesquisadores identificaram outros vírus gigantes de DNA. Entre eles estão membros da família Mamonoviridae, que infectam acanthamoeba (um tipo de ameba, que é um microrganismo unicelular), e clandestinovirus, um vírus intimamente relacionado que infecta vermamoeba (outro tipo de ameba de uma família diferente).

Descoberta do Ushikuvírus

Em um novo estudo publicado no Jornal de Virologiao professor Takemura e colaboradores do Instituto Nacional de Ciências Naturais (NINS), do Japão, descrevem outro vírus gigante de DNA que infecta amebas. O vírus, denominado ushikovirus em homenagem ao Lago Ushiku na província de Ibaraki, no Japão, onde foi isolado, acrescenta mais evidências que apoiam a hipótese da origem do vírus nuclear.

A equipe de pesquisa incluiu o Sr. Narumi Hantori, alunos de mestrado da Escola de Pós-Graduação em Ciências da TUS, juntamente com o Dr. Raymond Burton-Smith e o professor Kazuyoshi Murata do NINS.

“Pode-se dizer que os vírus gigantes são um tesouro cujo mundo ainda não foi totalmente compreendido. Uma das possibilidades futuras desta pesquisa é fornecer à humanidade uma nova visão que conecte o mundo dos organismos vivos com o mundo dos vírus, “diz o Prof. Takemura.

Estrutura Única e Estratégia de Infecção

Os vírus gigantes são comuns na natureza, mas isolá-los é difícil. Eles também são notavelmente diversos, tornando cada nova descoberta significativa. O Ushikuvirus infecta vermamoeba, semelhante ao clandestinovírus, e compartilha semelhanças estruturais com a família Mamonoviridae, particularmente Medusavirus. O Medusavírus é conhecido por sua forma icosaédrica e numerosos espinhos curtos cobrindo a superfície do capsídeo.

No entanto, o ushikovirus também apresenta diferenças importantes. Ele desencadeia um efeito citopático distinto que faz com que as células infectadas de vermamoeba cresçam de maneira incomum. Sua superfície do capsídeo contém múltiplas estruturas de pontas cobertas por capas exclusivas, algumas com extensões semelhantes a filamentos não vistas em medusavírus.

Outra diferença importante está na forma como o vírus se replica. Medusavírus e clandestinovírus se reproduzem dentro de um núcleo hospedeiro intacto. Em contraste, o ushikovírus quebra a membrana nuclear durante a replicação para produzir novas partículas virais. Este comportamento sugere uma possível conexão evolutiva entre os vírus da família Mamonoviridae, que usam o núcleo intacto como fábrica viral, e vírus gigantes, como o pandoravírus, que rompem a membrana nuclear. Os cientistas acreditam que estas diferenças podem refletir adaptações a diferentes hospedeiros ao longo do tempo.

Pistas para a evolução eucariótica

Ao examinar estas variações estruturais e funcionais, os investigadores estão a obter informações sobre como os vírus gigantes se diversificaram e como as suas interações com as células hospedeiras podem ter influenciado a evolução da vida eucariótica complexa.

“Espera-se que a descoberta de um novo vírus relacionado aos Mamonoviridae, o ‘ushikuvirus’, que possui um hospedeiro diferente, aumente o conhecimento e estimule a discussão sobre a evolução e a filogenia da família Mamonoviridae. Com isso, acredita-se que poderemos nos aproximar dos mistérios da evolução dos organismos eucarióticos e dos mistérios dos vírus gigantes”, afirma o Prof.

Implicações potenciais para a saúde

A descoberta de vírus gigantes que infectam amebas também pode ter valor prático. Certas espécies de Acanthamoeba podem causar doenças graves, incluindo encefalite amebiana. Uma compreensão mais profunda de como os vírus gigantes infectam e destroem as amebas poderia eventualmente ajudar os investigadores a desenvolver novas abordagens para prevenir ou tratar estas infecções.

Dr. Masaharu Takemura é professor do Departamento de Educação Matemática e Científica da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Ciências de Tóquio, Japão. Sua pesquisa se concentra na biologia de vírus gigantes, eucariogênese viral e educação sobre vírus. Publicou mais de 120 artigos científicos e recebeu mais de 2.500 citações. Seu objetivo de longo prazo é esclarecer como os vírus gigantes e os eucariontes evoluíram e criar materiais educacionais que melhorem a alfabetização sobre vírus.

Esta pesquisa foi apoiada pela bolsa JSPS/KAKENHI número 20H03078 e pela Pesquisa Conjunta do Centro de Pesquisa Exploratória sobre Vida e Sistemas Vivos (ExCELLS) (programa ExCELLS No, 22EXC601-4).