Pixabay License

Virus napadající kokolitku – mořskou řasu, která ovlivňuje celosvětové klima

Mořské řasy jako jednobuněčná Emiliania huxleyi mají významný ochlazující efekt na zemské klima. Množství a druhovou pestrost řas v oceánu však ovlivňují virové infekce. Výzkumný tým Strukturní Virologie z CEITEC Masarykovy univerzity pod vedením Pavla Plevky nyní s pomocí kryo-elektronové mikroskopie popsal strukturu viru EhV-201 infikujícího řasu Emiliania huxleyi, a také jeho replikační cyklus přímo uvnitř hostitelské buňky. Jejich výzkum ukazuje, jak se řasa brání infekci a jak virus využívá zdroje hostitelské buňky pro tvorbu svého potomstva.
Změna klimatu je jednou z nejnaléhavějších společenských výzev současnosti a lidstvo bude muset porozumět všem důležitým aspektům klimatických změn, aby je dokázalo zmírnit nebo se jim alespoň přizpůsobit a mořské řasy jsou jedním z faktorů ovlivňujících zemské klima. Emiliania huxleyi patří do skupiny řas zvaných kokolitky, protože produkuje drobné kalcitové disky, kokolity, kterými obaluje svůj povrch. Kokolity odrážejí světlo jako malá zrcátka a snižují tak absorpci slunečního záření oceánem. Kokolity obsahují uhlík a jejich usazování na mořském dně vede ke snižování koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, čímž redukují jeho příspěvek ke skleníkovému efektu. Navíc Emiliania huxleyi produkuje látky, které spouštějí tvorbu mraků a přispívá tak k ochlazování atmosféry. Emiliania huxleyi roste celosvětově v oceánech s temperovanou a chladnou vodou, avšak její populační hustotu omezují kokolitoviry, jako je Emiliania huxleyi virus 201 (EhV-201). Výzkum skupiny strukturních virologů z CEITEC Masarykovy univerzity nyní přiblížil vědu zase o kousek blíž odpovědi na otázku, jak tyto viry obchází ochranné vrstvy na povrchu buněk Emiliania huxleyi a ničí tyto mořské řasy ve velkém.

Výzkumníci se zaměřili na vir EhV-201, který běžně infikuje řasu Emiliania huxleyi, avšak o jeho struktuře a replikačním cyklu bylo dosud známo jen málo informací. Rekonstrukci jeho trojrozměrné podoby jim však zkomplikovalo zjištění, že EhV-201 je pleomorfní, tzn. že každá virová částice je jedinečná. „Museli jsme použít tomografický přístup, abychom získali maximum informací z každé jednotlivé částice viru, a nakonec jsme prokázali, že virová částice EhV-201 je obalena dvěma membránovými vrstvami, mezi kterými leží virová kapsida. Vnější membrána viru je přichycena ke kapsidě několika typy transmembránových proteinů,“ uvádí první autor studie Miroslav Homola. „Částice EhV-201 infikují řasu Emiliania huxleyi tak, že se přichytí na její povrch a spojí vnitřní membránu viru s plazmatickou membránou buňky, čímž dojde k doručení virového genomu do buňky,” doplňuje vedoucí týmu Pavel Plevka.

Díky tomu, že studovali životní cyklus viru přímo v buňkách řas pomocí unikátních přístupů a škály nejmodernějších vizualizačních a rekonstrukčních metod, byli vědci z CEITEC Masarykovy univerzity schopni ukázat, že buňky Emiliania huxleyi se před virovou infekcí chrání kromě kokolitů několika dalšími membránovými vrstvami, které dosud nikdo u této řasy nepopsal. „Toto brnění umožňuje buňkám Emiliania huxleyi obelstít virus a přimět ho vypustit jeho genom mimo buňku, což zabrání infekci. Některé částice viru však najdou mezery v ochranných obalech, doručí svůj genom do cytoplasmy buňky a zahájí tak infekci. Za pomoci moderních kombinovaných elektronových a plasmových mikroskopů jsme vyřezali tenké lamely v zamražených buňkách infikovaných řas. Mohli jsme tak sledovat, jak viry tvoří v určitých místech buňky takzvané virové továrny, kde dochází ke skládání virového potomstva. Virus také rafinovaně odstraní ochranné vrstvy z povrchu infikované řasy, aby se mohl kontinuálně uvolňovat do prostředí a infikovat další buňky,“ uzavírá Homola.

Vědci od samého počátku projektu, jehož výsledky byly publikovány 10. 4. 2024 v časopise Science Advances, čelili mnoha výzvám. Počínaje tím, že pracovali v laboratoři uprostřed Evropy, avšak pro úspěšnou kultivaci řas potřebovali nasimulovat co nejvěrněji jejich přirozené prostředí v oceánu – dopravit „živou“ mořskou vodu do suchozemského státu bylo komplikované a neekonomické, proto nakonec využili vodu z místního mořského akvária.

Nezastupitelnou roli v určení struktury viru sehrály sdílené laboratoře na CEITEC Masarykovy univerzity vybavené špičkovými mikroskopy. Vědci navíc nemohli využít žádnou standardní rekonstrukční metodu, takže museli přijít s kombinací unikátních postupů. Díky tomu dokázali detailně popsat strukturu viru EhV-201 i jeho životní cyklus přímo uvnitř buněk řas Emiliania
huxleyi.

tisková zpráva centra CEITEC

OHB Czechspace: Rande s kometou

Nová mise Evropské vesmírné agentury (ESA) Comet Interceptor bude zkoumat dosud neobjevenou kometu a má …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close