Вирусный эукариогенез: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
допереведено из англ. версии; ссылки
Строка 1: Строка 1:
{{К удалению|2017-04-10}}
{{К удалению|2017-04-10}}
'''Вирусный эукариогенез''' — гипотеза происхождения [[Эукариоты|эукариотического]] [[Клеточное ядро|клеточного ядра]] в результате [[Симбиогенез|эндосимбиоза]] крупных ДНК-содержащих вирусов и метаногенных прокариот. На основе вируса сформировалось ядро эукариотического типа, которое затем включило в свой геном гены хозяина и, в конечном итоге, перехватило управление клеткой. Гипотеза была предложена Филиппом Беллом в 2001 году и получила дополнительную поддержку при исследовании механизмов синтеза белка у [[Крупные ядерно-цитоплазматические ДНК-содержащие вирусы|крупных ДНК-содержащих вирусов]], таких, как [[мимивирус]]ы.
'''Вирусный эукариогенез''' — гипотеза происхождения [[Эукариоты|эукариотического]] [[Клеточное ядро|клеточного ядра]] в результате [[Симбиогенез|эндосимбиоза]] крупных [[ДНК-содержащие вирусы|ДНК-содержащих вирусов]] и метаногенных прокариот ([[Археи|архей]]). На основе вируса сформировалось [[Клеточное ядро|ядро]] эукариотического типа, которое затем включило в свой геном гены хозяина и, в конечном итоге, перехватило управление клеткой. Гипотеза была предложена Филиппом Беллом в 2001 году<ref name="bell2001">{{cite journal |doi=10.1007/s002390010215 |year=2001 |author=Philip John Livingstone Bell|journal=Journal of Molecular Evolution |volume=53 |issue=3 |pages=251–256 |title=Viral eukaryogenesis: Was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus? |pmid=11523012}}</ref> и получила дополнительную поддержку при исследовании механизмов синтеза белка у [[Крупные ядерно-цитоплазматические ДНК-содержащие вирусы|крупных ДНК-содержащих вирусов]], таких, как [[мимивирус]]ы.


Исследования генома и открытие вирусов со сложными ДНК могут указывать на то, что они играли определённую роль в формировании эукариотических ядер. Гипотетически, вирусы могут быть предками современных эукариотических клеток, косвенным свидетельством является универсальность кода [[ДНК]] для всех живущих ныне эукариот и прокариот.<ref name="jean">{{cite journal |doi=10.1186/gb-2006-7-6-110 |year=2006 |last1=Claverie |first1=Jean-Michel |journal=Genome Biology |volume=7 |issue=6 |pages=110 |pmid=16787527 |title=Viruses take center stage in cellular evolution |pmc=1779534}}</ref>
Так же, как и эти вирусы, ядро эукариот содержит линейные хромосомы со специфическими последовательностями на их концах (хромосомы прокариот - кольцевые). В обоих случаях мРНК [[ Кэп|кэпирована]], а трансляция и транскрипция происходят раздельно.


== Гипотеза ==
⚫
Недавно было высказано предположение, что переход от РНК к ДНК геномам впервые произошел среди вирусов. В таком случае ДНК-вирус мог предоставить РНК-содержащему хозяину систему хранения генетической информации, основанную на ДНК. Причем первоначально наличие у вируса ДНК-генома позволяло ему защитить свою наследственную информацию от ориентированных на работу с РНК ферментов хозяина. Согласно гипотезе, археи, бактерии и эукариоты получили свою основанную на ДНК систему хранения информации от разных вирусов. При этом РНК-содержащий предшественник эукариот был наиболее сложно организован и обладал механизмами процессинга РНК.


Так же, как и ДНК-содержащие вирусы, ядро эукариот содержит линейные хромосомы со специфическими последовательностями на их концах (хромосомы прокариот - кольцевые). В обоих случаях мРНК [[ Кэп|кэпирована]], а трансляция и транскрипция происходят раздельно. Эукариотические ядра также способны к цитоплазматической репликации. Некоторые крупные вирусы обладают собственной [[РНК-полимераза|РНК-полимеразой]].<ref name="jean"/> Перенос "инфекционных" ядер был документирован у многих паразитических [[Красные водоросли|красных водорослей]]. <ref>{{cite journal |doi=10.1105/tpc.7.11.1899 |title=Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites |year=1995 |last1=Goff |first1=Lynda J. |last2=Coleman |first2=Annette W. |author2-link = Annette W. Coleman |journal=The Plant Cell Online |volume=7 |issue=11 |pmid=12242362 |jstor=3870197 |pages=1899–1911 |pmc=161048}}</ref> Сложные эукариотические ДНК-вирусы могли возникнуть из подобных ядер.
⚫
В пользу гипотезы свидетельствует ряд фактов. Например, спиральные вирусы с билипидной [[Клеточная мембрана|мембраной]] имеют отчётливое сходство с простейшими клеточными ядрами (ДНК-хромосомой, инкапсулированной в липидную мембрану). Логика подсказывает, что крупный ДНК-вирус предпочтёт взять под контроль [[Бактерия|бактериальную]] или [[Археи|архейную]] клетку, вместо [[Репликация ДНК|репликации]] и уничтожения [[Хозяин (биология)|клетки-хозяина]]. Вирус, эффективно контролирующий молекулярный механизм клетки-хозяина, сам становится чем-то вроде «ядра», успешно обеспечивая своё выживание процессами [[митоз]]а и [[цитокинез]]а.

Гиотеза вирусного происхождения эукариот предполагает, что эукариоты состоят из трёх предковых элементов: вирусный компонент, от которого произошло современное эукариотическое ядро; прокариотическая клетка, от которой эукариоты унаследовали цитоплазму и клеточную мембрану; а также ещё одна прокариотическая клетка, от которой произошли митохондрии и хлоропласты путём [[Эндоцитоз|эндоцитоза]]. Возможно, клеточное ядро образовалось под воздействием нескольких заражений архейной клетки, уже содержащей бактерию — предшественника митохондрий, лизогенным вирусом.<ref name="witzany2008">{{cite journal |doi=10.1007/s12304-008-9018-0 |title=The viral origins of telomeres and telomerases and their important role in eukaryogenesis and genome maintenance |year=2008 |last1=Witzany |first1=Guenther |journal=Biosemiotics |url=http://www.mitdenker.at/life/Telomeres.pdf |volume=1 |pages=191–206}}</ref> В рамках гипотезы предложена модель эволюции эукариот, в которой вирус, сходный с современным [[Поксвирусы|вирусом оспы]], развился в клеточное ядро путём включения генов из бактерии и археи-хозяина. Постепенно этот вирус стал основным хранилищем информации в клетке, которая сохранила способности к трансляции генов и жизнеспособности. Внутриклеточная бактерия сохранила способность производить энергию в форме [[АТФ]], также передав часть своих генов ядру. На вирусное происхождение эукариотических ядер может указывать возникновение полового размножения и [[Мейоз|мейоза]] в клеточном цикле. В то же время, эта теория остаётся противоречивой, необходимы дополнительные экспериментальные доказательства с использованием вирусов архей, так как они, вероятно, наиболее сходны с современными эукариотическими ядрами.<ref name="bell2006">{{cite journal |doi=10.1016/jjtbi200605015 |year=2006 |author=Philip John Livingstone Bell|journal=Journal of Theoretical Biology |volume=243 |issue=1 |pages=54–63 |title=Sex and the eukaryotic cell cycle is consistent with a viral ancestry for the eukaryotic nucleus |url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002251930600213X#}}</ref>

⚫
В 2006 году было высказано предположение, что переход от РНК к ДНК геномам впервые произошел среди вирусов.<ref name="pnas">{{cite journal |doi=10.1073/pnas.0510333103 |title=Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: A hypothesis for the origin of cellular domain |year=2006 |last1=Forterre |first1=Patrick |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences |volume=103 |issue=10 |pmid=16505372 |jstor=30048645 |bibcode=2006PNAS..103.3669F |pages=3669–74 |pmc=1450140}}</ref> В таком случае ДНК-вирус мог предоставить РНК-содержащему хозяину систему хранения генетической информации, основанную на ДНК.<ref name="jean"/> Причем первоначально наличие у вируса ДНК-генома позволяло ему защитить свою наследственную информацию от ориентированных на работу с РНК ферментов хозяина. Согласно гипотезе, археи, бактерии и эукариоты получили свою основанную на ДНК систему хранения информации от разных вирусов.<ref name="pnas"/> При этом РНК-содержащий предшественник эукариот был наиболее сложно организован и обладал механизмами процессинга РНК. Было также предположено вирусное происхождение [[Теломераза|теломеразы]] и [[Теломеры|теломеров]] — ключевых элементов репликации эукариотической клетки.

⚫
В пользу гипотезы свидетельствует ряд фактов. Например, спиральные вирусы с билипидной [[Клеточная мембрана|мембраной]] имеют отчётливое сходство с простейшими клеточными ядрами (ДНК-хромосомой, инкапсулированной в липидную мембрану). Теоретически, крупный ДНК-вирус может взять под контроль [[Бактерия|бактериальную]] или [[Археи|архейную]] клетку, вместо [[Репликация ДНК|репликации]] и уничтожения [[Хозяин (биология)|клетки-хозяина]]. Вирус, эффективно контролирующий молекулярный механизм клетки-хозяина, сам становится чем-то вроде «ядра», успешно обеспечивая своё выживание процессами [[митоз]]а и [[цитокинез]]а.


== Ссылки ==
== Ссылки ==

Версия от 13:43, 28 июня 2017

Вирусный эукариогенез — гипотеза происхождения эукариотического клеточного ядра в результате эндосимбиоза крупных ДНК-содержащих вирусов и метаногенных прокариот (архей). На основе вируса сформировалось ядро эукариотического типа, которое затем включило в свой геном гены хозяина и, в конечном итоге, перехватило управление клеткой. Гипотеза была предложена Филиппом Беллом в 2001 году[1] и получила дополнительную поддержку при исследовании механизмов синтеза белка у крупных ДНК-содержащих вирусов, таких, как мимивирусы.

Исследования генома и открытие вирусов со сложными ДНК могут указывать на то, что они играли определённую роль в формировании эукариотических ядер. Гипотетически, вирусы могут быть предками современных эукариотических клеток, косвенным свидетельством является универсальность кода ДНК для всех живущих ныне эукариот и прокариот.[2]

Гипотеза

Так же, как и ДНК-содержащие вирусы, ядро эукариот содержит линейные хромосомы со специфическими последовательностями на их концах (хромосомы прокариот - кольцевые). В обоих случаях мРНК кэпирована, а трансляция и транскрипция происходят раздельно. Эукариотические ядра также способны к цитоплазматической репликации. Некоторые крупные вирусы обладают собственной РНК-полимеразой.[2] Перенос "инфекционных" ядер был документирован у многих паразитических красных водорослей. [3] Сложные эукариотические ДНК-вирусы могли возникнуть из подобных ядер.

Гиотеза вирусного происхождения эукариот предполагает, что эукариоты состоят из трёх предковых элементов: вирусный компонент, от которого произошло современное эукариотическое ядро; прокариотическая клетка, от которой эукариоты унаследовали цитоплазму и клеточную мембрану; а также ещё одна прокариотическая клетка, от которой произошли митохондрии и хлоропласты путём эндоцитоза. Возможно, клеточное ядро образовалось под воздействием нескольких заражений архейной клетки, уже содержащей бактерию — предшественника митохондрий, лизогенным вирусом.[4] В рамках гипотезы предложена модель эволюции эукариот, в которой вирус, сходный с современным вирусом оспы, развился в клеточное ядро путём включения генов из бактерии и археи-хозяина. Постепенно этот вирус стал основным хранилищем информации в клетке, которая сохранила способности к трансляции генов и жизнеспособности. Внутриклеточная бактерия сохранила способность производить энергию в форме АТФ, также передав часть своих генов ядру. На вирусное происхождение эукариотических ядер может указывать возникновение полового размножения и мейоза в клеточном цикле. В то же время, эта теория остаётся противоречивой, необходимы дополнительные экспериментальные доказательства с использованием вирусов архей, так как они, вероятно, наиболее сходны с современными эукариотическими ядрами.[5]

В 2006 году было высказано предположение, что переход от РНК к ДНК геномам впервые произошел среди вирусов.[6] В таком случае ДНК-вирус мог предоставить РНК-содержащему хозяину систему хранения генетической информации, основанную на ДНК.[2] Причем первоначально наличие у вируса ДНК-генома позволяло ему защитить свою наследственную информацию от ориентированных на работу с РНК ферментов хозяина. Согласно гипотезе, археи, бактерии и эукариоты получили свою основанную на ДНК систему хранения информации от разных вирусов.[6] При этом РНК-содержащий предшественник эукариот был наиболее сложно организован и обладал механизмами процессинга РНК. Было также предположено вирусное происхождение теломеразы и теломеров — ключевых элементов репликации эукариотической клетки.

В пользу гипотезы свидетельствует ряд фактов. Например, спиральные вирусы с билипидной мембраной имеют отчётливое сходство с простейшими клеточными ядрами (ДНК-хромосомой, инкапсулированной в липидную мембрану). Теоретически, крупный ДНК-вирус может взять под контроль бактериальную или архейную клетку, вместо репликации и уничтожения клетки-хозяина. Вирус, эффективно контролирующий молекулярный механизм клетки-хозяина, сам становится чем-то вроде «ядра», успешно обеспечивая своё выживание процессами митоза и цитокинеза.

Ссылки

Литература

  • Claverie, Jean-Michel (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.
  • Goff, Lynda J.; Coleman, Annette W. (1995). "Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites". The Plant Cell Online 7 (11): 1899–1911. doi:10.1105/tpc.7.11.1899. JSTOR 3870197. PMC 161048. PMID 12242362.
  • Forterre, Patrick (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 103 (10): 3669–74. Bibcode 2006PNAS..103.3669F. doi:10.1073/pnas.0510333103. JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372.


  1. ↑ Philip John Livingstone Bell (2001). "Viral eukaryogenesis: Was the ancestor of the nucleus a complex DNA virus?". Journal of Molecular Evolution. 53 (3): 251—256. doi:10.1007/s002390010215. PMID 11523012.
  2. ↑ 1 2 3 Claverie, Jean-Michel (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.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  3. ↑ Goff, Lynda J.; Coleman, Annette W. (1995). "Fate of Parasite and Host Organelle DNA during Cellular Transformation of Red Algae by Their Parasites". The Plant Cell Online. 7 (11): 1899—1911. doi:10.1105/tpc.7.11.1899. JSTOR 3870197. PMC 161048. PMID 12242362.
  4. ↑ Witzany, Guenther (2008). "The viral origins of telomeres and telomerases and their important role in eukaryogenesis and genome maintenance" (PDF). Biosemiotics. 1: 191—206. doi:10.1007/s12304-008-9018-0.
  5. ↑ Philip John Livingstone Bell (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/jjtbi200605015.
  6. ↑ 1 2 Forterre, Patrick (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. 103 (10): 3669—74. Bibcode:2006PNAS..103.3669F. doi:10.1073/pnas.0510333103. JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Вирусный_эукариогенез&oldid=86235131