Crasfago
Fago tipo crAss (crassvirus)
Estructura tridimensional de la partícula viral ΦcrAss001. a, Superficie molecular de la partícula viral (virión), vista desde el exterior. b, Sección transversal del virión. Las proteínas que forman la cápside (cubierta proteica) se muestran en amarillo y azul; las proteínas de carga están en violeta; las proteínas rosadas y azul pálido de la cápside son proteínas de las fibras de la cabeza; las proteínas que forman el barril de la cola se muestran en diferentes colores; y las proteínas de las fibras de la cola se muestran en gris. Crédito: Bayfield, OW et al./Nature (CC BY 4.0).
Clasificación de virus Editar esta clasificación
(sin clasificar):Virus
Reino :Duplodnaviria
Reino:Virus de Heunggong
Filo:Uroviricóta
Clase:Caudoviricetes
Orden:Crassvirales
Familias
  • Crevavirus
  • Intestinos
  • Esteigvirus
  • Suoliviridae

Los fagos similares a CrAss (crasvirus) son una familia de bacteriófagos que representan los virus más abundantes en el intestino humano, descubiertos en 2014 mediante el ensamblaje cruzado de lecturas en metagenomas fecales humanos . [1] La genómica comparativa in silico y el análisis taxonómico han descubierto que los fagos similares a crAss representan una familia de virus muy abundante y diversa. [2] [3] Se predijo que los fagos similares a CrAss infectarían bacterias del filo Bacteroidota y la predicción se confirmó más tarde cuando se aisló el primer fago similar a crAss (crAss001) en un huésped Bacteroidota ( Bacteroides intestinalis ) en 2018. [4] Los crasvirus son podovirus , que poseen colas cortas no contráctiles y cápsides icosaédricas. La primera estructura 3D de un crassvirus se determinó mediante crio-EM en 2023. [5] [6] Si bien la presencia de fagos similares a crAss en el intestino humano aún no está asociada con ninguna condición de salud específica, generalmente se asocian con un microbioma intestinal saludable y probablemente tengan un impacto significativo en los Bacteroidota intestinales . [3] [2] [7] [8]

Descubrimiento

El software crAss (ensamblaje cruzado) utilizado para descubrir el primer fago similar a crAss, p-crAssphage (crAssphage prototípico), se basa en el ensamblaje cruzado de lecturas de múltiples metagenomas obtenidos del mismo entorno. [9] El objetivo del ensamblaje cruzado es que las lecturas desconocidas de un metagenoma se alineen con las lecturas conocidas, o lecturas que tienen similitud con las lecturas conocidas, en otro metagenoma, aumentando así el número total de lecturas utilizables en cada metagenoma. El software crAss es una herramienta de análisis para ensamblajes cruzados que se especializa en metagenómica comparativa independiente de la referencia. [9] CrAss supone que un contig(s) formado por lecturas de diferentes metagenomas (contig cruzado) es representativo de una entidad biológica presente en cada uno de los diferentes metagenomas. [9] El p-crAssphage se descubrió cuando se utilizó crAss para analizar el ensamblaje cruzado de doce metagenomas fecales humanos. Se identificaron varios contigs cruzados que consistían en lecturas desconocidas en los doce individuos y, mediante técnicas de reensamblaje, se reconstruyó el genoma del p-crAssphage. [1] El p-crAssphage tiene un genoma de ADN circular de ~97 kbp que contiene 80 marcos de lectura abiertos previstos . Mediante el análisis de coocurrencia y similitudes de espaciadores CRISPR, se predijo que el fago infectaría a las bacterias Bacteroidota [1] que son miembros dominantes del microbioma intestinal en la mayoría de los individuos. [10]

Taxonomía

La familia de bacteriófagos fagos similares a crAss se considera muy diversa y consta de cuatro subfamilias (alfa, beta, delta y gamma) y diez géneros dentro de las subfamilias. Las subfamilias se definen por fagos similares a crAss que comparten entre el 20 y el 40 % de sus genes codificadores de proteínas, mientras que un género se caracteriza por fagos similares a crAss que comparten más del 40 % de los genes codificadores de proteínas. La subfamilia alfa consta del mayor número de representantes de fagos similares a crAss, incluido el p-crAssphage. [11]

  • Orden Crassvirales
    • Familia Crevaviridae
      • Subfamilia Coarsevirinae
      • Subfamilia Doltivirinae
    • Familia Intestiviridae
      • Subfamilia Churivirinae
      • Subfamilia Crudevirinae
      • Subfamilia Obtuvirinae
    • Familia Steigviridae
      • Subfamilia Asinivirinae
    • Familia Suoliviridae
      • Subfamilia Bearivirinae
      • Subfamilia Boorivirinae
      • Subfamilia Loutivirinae
      • Subfamilia Oafivirinae
      • Subfamilia Uncouvirinae
      • Género no asignado Dechshavirus

Morfología

Los crasvirus son podovirus que poseen colas cortas no contráctiles y cápsides icosaédricas. [5] [4]

Replicación

Con base en estudios iniciales basados ​​en secuencias de fagos similares a crAss, se predijo que la familia de bacteriófagos estaría compuesta por fagos con una diversidad de estilos de vida, incluidos los líticos, lisogénicos y templados. [12] [3] A pesar de la evidencia genética de ciertos estilos de vida, los estudios in vitro de estrategias de replicación de fagos similares a crAss han arrojado resultados no concluyentes.

crAss001 yB. intestinalis

CrAss001 y su huésped, B. intestinalis, demuestran una relación única en la que el huésped y el fago pueden coexistir de manera estable y co-replicarse en un cultivo líquido, pero el fago lisis eficientemente a su huésped en sustratos de agar sólido. [4] La coexistencia de un fago y su huésped normalmente sería indicativa de un estilo de vida lisogénico, pero el genoma de crAss001 no contiene ninguno de los genes necesarios para la lisogenia. Se planteó la hipótesis de que crAss001 utiliza una estrategia de replicación menos conocida como pseudolisogenia o un estado de portador, [4] pero un estudio reciente ha encontrado evidencia de que el huésped es al menos parcialmente responsable de la coexistencia estable a través de la variación de fase. [13] Ahora se piensa que B. intestinalis puede modular la infección de crAss001 modificando sus polisacáridos capsulares (un ejemplo de variación de fase), algunos de los cuales el fago utiliza para el reconocimiento del huésped. Con la variación de fase, B. intestinalis puede mantener subpoblaciones tanto resistentes como susceptibles a la infección por fagos, generando así un entorno único en el que crAss001 tiene acceso constante a los huéspedes (subpoblación susceptible) y B. intestinalis puede replicarse sin inhibición por fagos (subpoblación resistente). [13] Todavía se piensa que CrAss001 infecta a la subpoblación susceptible utilizando un enfoque de infección pseudolisogénica o en estado portador, los cuales pueden estar asociados con una liberación lenta de fagos de huéspedes bacterianos vivos. La combinación de la variación de fase del huésped y la estrategia de infección por fagos produce una relación en la que el fago y el huésped pueden existir en un equilibrio estable. [13]

crAss002 yB. xylanisolvens

CrAss002 también exhibe una relación inusual con su huésped, B. xylanisolvens. [14] Cuando crAss002 se inocula en un cultivo de B. xylanisolvens , el fago tarda varios días de co-cultivo para comenzar a propagarse, después de lo cual mantiene un título estable y relativamente alto. Cuando se utilizaron colonias aisladas de B. xylanisolvens co-cultivado para iniciar nuevas propagaciones de fagos, las colonias demostraron respuestas variables a la infección por fagos. Algunos cultivos apoyaron inmediatamente la propagación del fago mientras que otros tardaron varios días. [14] Las diferentes respuestas de B. xylanisolvens indicaron que la población bacteriana era mixta y consistía en células tanto susceptibles como resistentes a la infección por fagos, similar a las subpoblaciones de huéspedes susceptibles y resistentes en la relación fago-huésped de crAss001 y B. intestinalis . Al igual que crAss001, crAss002 no posee los genes necesarios para la lisogenia. [14]

crAss001 y crAss002 en una comunidad bacteriana

En un intento de ver cómo se comportaba el fago similar a crAss en las comunidades bacterianas, crAss001 y crAss002 se inocularon en biorreactores que contenían una comunidad bacteriana definida representativa de la microbiota intestinal humana. La comunidad bacteriana incluía B. intestinalis y B. xylanisolvens , los respectivos hospedadores de crAss001 y crAss002. A pesar de que los títulos de crAss001 y crAss002 aumentaron después de la infección, los recuentos de células de los miembros de la comunidad bacteriana aparentemente no se vieron afectados por la presencia del fago. [14] La comunidad de fagos y bacterias mantuvo niveles de población estables durante todo el experimento, imitando el comportamiento de crAss001 y crAss002 en cultivos puros. Se plantea la hipótesis de que el fago similar a crAss y sus hospedadores utilizan mecanismos únicos o combinaciones de mecanismos para mantener su equilibrio estable. [14]

Los humanos y los fagos parecidos a crAss

Los fagos similares a CrAss se han identificado como un miembro altamente abundante y casi universal del microbioma intestinal humano. [1] [11] Los fagos similares a CrAss parecen ser más frecuentes en aquellos que consumen una dieta occidental que favorece el filo bacteriano huésped de los fagos, Bacteroidota. [15] Un estudio evolutivo de los fagos similares a CrAss y los humanos sugiere que la prevalencia de los fagos similares a CrAss entre las poblaciones humanas se expandió durante la industrialización y la urbanización posterior cuando una dieta occidental se volvió más común que una dieta tradicional de cazadores-recolectores. [15] Sin embargo, otro estudio encontró evidencia de que la relación entre los fagos similares a CrAss y los humanos puede remontarse a la evolución del origen humano. [8]

Debido a la abundancia y ubicuidad de los fagos similares a crAss en las poblaciones humanas, se han probado como método para detectar heces humanas. El virus puede superar a las bacterias indicadoras como marcador de contaminación fecal humana. [16] [17] [18] [19]

ARN polimerasa crAssphage

La presencia de fagos similares a crAss en los microbiomas intestinales humanos aún no se ha asociado con variables relacionadas con el estilo de vida o la salud y se considera ampliamente que los fagos similares a crAss son habitantes benignos del microbioma intestinal de muchas personas. [3] [11] [15] [20] Si bien la presencia de fagos similares a crAss no parece ser un buen indicador del estado de salud, es posible que la ausencia de fagos similares a crAss del microbioma intestinal pueda ser indicativa de ciertas condiciones de salud, como el síndrome metabólico. [21]

Se cree que los fagos similares a CrAss se transmiten verticalmente de madre a hijo, a pesar de que la abundancia de fagos similares a CrAss al nacer es baja o indetectable. Durante el primer año de vida, la abundancia y diversidad de fagos similares a CrAss dentro del microbioma intestinal aumenta significativamente. [22] Además, hay evidencia sólida de que fagos similares a CrAss específicos pueden transmitirse entre humanos a través de trasplantes microbianos fecales (TMF). [22]

La ARN polimerasa del fago phi14:2, similar a crAss, comparte homología estructural con las ARN polimerasas utilizadas para catalizar la interferencia del ARN en humanos y animales. Se cree que Phi14:2 libera su ARN polimerasa en la célula huésped tras la infección, donde puede comenzar la transcripción de los genes phi14:2. Debido al mecanismo de liberación y la similitud de las ARN polimerasas eucariotas de interferencia y la ARN polimerasa phi14:2, se plantea la hipótesis de que las ARN polimerasas eucariotas de interferencia pueden haberse originado a partir de fagos. [23]

Los gubafagos se han identificado como otro grupo de fagos muy abundante en el microbioma intestinal humano. Las características de los gubafagos recuerdan a las del p-crAssphage. [24] [25]

Entornos de fagos similares a los de Crass

Con base en un análisis de similitud de secuencias de las secuencias de proteínas del fago p-crAss con las secuencias de proteínas en bases de datos de secuencias públicas y metagenomas, se concluyó que la familia de fagos similares a crAss puede consistir en una amplia diversidad de miembros de bacteriófagos que se pueden encontrar en una variedad de entornos, incluidos los intestinos humanos y de las termitas, entornos terrestres/de aguas subterráneas, lagos de soda (salmuera hipersalina), sedimentos marinos y entornos de raíces de plantas. [12]

Referencias

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  • Un virus intestinal recién descubierto es "abundante en los humanos" – BBC News
  • ¿Por qué este virus tan común se ha descubierto hace poco? – National Geographic
  • Descubren un nuevo virus en la mitad de la población mundial – SDSU
  • Un virus trotamundos se esconde en las bacterias intestinales de las personas – NPR
  • El reino oculto de los virus que viven en el intestino – BBC News
  • Conoce a CrAssphage, el virus que probablemente portas – Forbes
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