Jättevirus representerar en unik grupp virus som i storlek liknar små bakterier. Medusavirus - en speciell typ av jättevirus - isolerades först från en varm källa i Japan. Genetiska studier visade att medusavirus var närmare besläktat med eukaryota celler än till andra jättevirus, vilket tyder på att det kan ha nyckeln till att förstå eukaryotisk evolution. Även om detaljerna om medusavirusmorfologi och mognad i infekterade celler hittills har förblivit svårfångade, har forskarna bakom dess första upptäckt nu några svar.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Journal of Virology , har ett team av japanska forskare under ledning av prof. Kazuyoshi Murata från National Institutes of Natural Sciences och prof. Masaharu Takemura från Tokyo University of Science avslöjat, för första gången, en unik mognadsprocess i fyra steg som medusaviruset genomgår inom värden celler.

Prof. Takemura kommenterar, "Ur ett evolutionärt perspektiv är medusaviruset extremt intressant, eftersom dess replikationsprocess och genom skiljer sig från de för andra virus. Intressant nog har medusavirus också en unik partikelstruktur. I denna studie ville vi göra ytterligare intrång för att klargöra biologin hos detta virus genom att karakterisera dess morfologi och mognadsprocess."

För att göra detta använde forskarna två tekniker som tillåter högupplöst visualisering av virusinfektion - konventionell transmissionselektronmikroskopi (C-TEM) och kryoelektronmikroskopi (kryo-EM). Med hjälp av dessa tekniker observerade de den detaljerade partikelmorfologin hos medusavirus i infekterade amöbaceller.

Deras första och ganska överraskande upptäckt var närvaron av fyra typer av medusaviruspartiklar både inom och utanför de infekterade värdcellerna. Baserat på deras egenskaper benämndes dessa partiklar pseudo-DNA-tom (p-tom, d.v.s. fylld med svampigt material men inget DNA), DNA-tom (tom, d.v.s. inget svampigt material eller DNA), semi-DNA-full (s-Full, d.v.s. halvfylld med DNA) och DNA-full (Full, d.v.s. helt fylld med DNA) partiklar.

Därefter utförde de tidsförloppsanalys, där genuttrycket mättes vid flera tidpunkter under mognad, och upptäckte att de fyra typerna av partiklar representerade fyra på varandra följande stadier av viral mognad. De fann att till skillnad från andra virus producerades den virala kapsiden eller skalet av medusavirus oberoende i värdcellens cytoplasma, medan det virala DNA producerades i kärnan. Vidare kan endast tomma kapsider närvarande nära värdkärnan inkorporera viralt DNA och bli s-Full eller DNA-full partiklar. Dessa fynd tydde på att medusaviruset hade en unik mognadsprocess.

För att observera den detaljerade strukturen av de fyra typerna av medusaviruspartiklar använde teamet kryo-EM-tekniken. De fann att alla olika partikeltyper hade en jämförbar yttre struktur, med närvaron av tre olika spikar. Konfigurationen av kapsidskalet överensstämde också med strukturen av membranskiktet inuti kapsiden. Men medan s-Full och Full-partiklar visade ett fullständigt inre membran, hade p-Empty och Empty-partiklar "öppna membranstrukturer", vilket betyder att membranet hade ett gap i ena änden.

"Virus är smarta och kan replikera och mogna på olika sätt. Våra fynd avslöjar det unika sättet på vilket medusaviruset mognar. De öppna membranen vi observerade i p-Empty och Empty partiklar var särskilt intressanta. Vi tror att membranluckan indikerar en ofullständighet och representerar ett tillstånd där viruspartiklar ännu inte har mognat. Mellanrummen används sannolikt för att utbyta DNA och proteiner som krävs för mognad av medusavirus och försvinner när viruset når sitt slutstadium", förklarar prof. Takemura.

Dessa nya insikter demonstrerar inte bara en ny mekanism för partikelbildning och mognad i medusavirus utan kastar också ljus över den stora strukturella och beteendemässiga mångfalden hos jättevirus. De representerar ett "gigantiskt" språng i vår kunskap om virusbiologi och kräver ytterligare forskning om jättevirus, vilket kan hjälpa till att svara på många frågor om evolution och infektion.