Виром - Virome
| Часть серии по |
| Микробиомы |
|---|
 |
Виром относится к совокупности вирусов, которая часто исследуется и описывается с помощью метагеномного секвенирования вирусных нуклеиновых кислот, которые обнаруживаются связанными с определенной экосистемой, организмом или холобионтом . Это слово часто используется для описания метагеномов вирусов в окружающей среде . Вирусы , в том числе бактериофаги , обнаруживаются во всех средах, и исследования вирома позволили получить представление о круговороте питательных веществ, развитии иммунитета и важном источнике генов через лизогенное преобразование .
История
Первые всесторонние исследования виромов были проведены с помощью секвенирования сообщества, которое часто называют метагеномикой. В 2000-х годах лаборатория Rohwer секвенировала виромы из морской воды, морских отложений, стула взрослых людей, стула младенцев, почвы и крови. Эта группа также выполнила первый РНК-виром с сотрудниками из Геномного института Сингапура. Из этих ранних работ был сделан вывод, что большая часть геномного разнообразия содержится в глобальном вироме и что большая часть этого разнообразия остается не охарактеризованной. Эта точка зрения была поддержана проектом индивидуального секвенирования генома, особенно фага микобактерий.
Методы исследования
Для изучения вирома вирусоподобные частицы отделяют от клеточных компонентов, обычно используя комбинацию фильтрации, центрифугирования по плотности и ферментативной обработки, чтобы избавиться от свободных нуклеиновых кислот. Затем нуклеиновые кислоты секвенируют и анализируют с использованием метагеномных методов. В качестве альтернативы, есть недавние вычислительные методы, которые используют непосредственно метагеномные собранные последовательности для обнаружения вирусов.
Global Ocean Viromes (GOV) - это набор данных, состоящий из глубинного секвенирования из более чем 150 образцов, собранных в Мировом океане за два периода исследований международной группой.
Хосты вирусов
Вирусы - самые распространенные биологические объекты на Земле, но проблемы с обнаружением, выделением и классификацией неизвестных вирусов не позволяют провести исчерпывающие исследования глобального вирома. Для оценки глобального распространения, филогенетического разнообразия и специфичности вирусов к хозяевам было использовано более 5 ТБ данных метагеномных последовательностей из 3042 географически разнородных образцов.
В августе 2016 года более 125 000 частичных ДНК-вирусных геномов, включая самый крупный из выявленных фагов, увеличили количество известных вирусных генов в 16 раз. Набор вычислительных методов использовался для определения предполагаемых соединений с хост-вирусами. Информация о вирусном хозяине изолята была спроецирована на группу, в результате чего были назначены хозяева для 2,4% вирусных групп.
Затем прокариотическая иммунная система CRISPR –Cas, которая содержит «библиотеку» фрагментов генома фагов (прото-спейсеров), которые ранее инфицировали хозяина. Спейсеры из микробных геномов изолята, соответствующие метагеномным вирусным контигам (mVC), были идентифицированы для 4,4% вирусных групп и 1,7% одиночных вирусов. Была исследована гипотеза о том, что гены вирусной транспортной РНК (тРНК) происходят от хозяина.
Вирусные тРНК, идентифицированные в 7,6% мВК, были сопоставлены для выделения геномов одного вида или рода. Специфичность отнесения вирусов-хозяев на основе тРНК была подтверждена совпадениями спейсеров CRISPR – Cas, показывающими 94% совпадение на уровне родов. Эти подходы идентифицировали 9992 предполагаемых ассоциации хозяин-вирус, позволяющих назначать хозяина 7,7% mVCs. Большинство этих соединений были ранее неизвестны и включают хозяев из 16 прокариотических типов, для которых ранее не были идентифицированы вирусы.
Многие вирусы специализируются на заражении связанных хостов. Могут существовать универсальные вирусы, которые заражают хозяев в разных таксономических отрядах. Большинство совпадений спейсеров CRISPR происходило от вирусных последовательностей к хозяевам в пределах одного вида или рода. Некоторые mVC были связаны с несколькими хозяевами из более высоких таксонов. Вирусная группа, состоящая из макинтошей из образцов ротовой полости человека, содержала три отдельных фото-спейсера с почти точными совпадениями со спейсерами в Actionbacteria и Firmicutes .
В январе 2017 года система IMG / VR - крупнейшая интерактивная общедоступная вирусная база данных - содержала 265000 метагеномных вирусных последовательностей и выделяла вирусы. В ноябре 2018 года это число превысило 760 000 (IMG / VR v.2.0). Системы IMG / VR служат отправной точкой для анализа последовательности вирусных фрагментов, полученных из метагеномных образцов.