Un nouveau réseau de protéines de capside permet la structure membranaire interne caractéristique des virus géants de Marseilleviridae

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 21428 (2022) Citer cet article

1471 Accès

2 citations

50 Altmétrique

Détails des métriques

Les Marseilleviridae sont une famille de virus géants, présentant une membrane interne caractéristique avec des extrusions sous les sommets icosaédriques. Cependant, des objets aussi grands, avec un diamètre maximum de 250 nm, sont techniquement difficiles à examiner à une résolution inférieure au nanomètre par cryomicroscopie électronique. Ici, nous avons testé l'utilité du cryo-EM haute tension (cryo-HVEM) de 1 MV pour l'analyse structurale de particules uniques (SPA) de virus géants à l'aide du tokyovirus, une espèce de Marseilleviridae, et avons révélé la structure de la capside à une résolution de 7,7 Å. La capside renfermant l'ADN viral était principalement constituée de quatre couches : (1) protéines de capside majeures (MCP) et protéines penton, (2) protéines de capside mineures (mCP), (3) composants protéiques d'échafaudage (ScPC) et (4) internes membrane. Les mCP ont montré un nouveau réseau de capsides composé de huit composants protéiques. Les ScPC reliant les sommets icosaédriques ont soutenu la formation des extrusions membranaires et agissent peut-être comme des protéines à ruban à mesurer signalées dans d'autres virus géants. Il a été suggéré que la densité au-dessus du trimère MCP inclut les glycoprotéines. Il s’agit de la première tentative de cryo-HVEM SPA. Nous avons constaté que les principales limites étaient le manque d'acquisition automatisée de données et de support logiciel pour la collecte et le traitement et donc une résolution réalisable. Cependant, les résultats ouvrent la voie à l’utilisation du cryo-HVEM pour l’analyse structurelle de spécimens biologiques plus grands.

Les « virus géants » sont des virus de taille physique exceptionnellement grande, plus gros que les petites bactéries1. Ils ont également un génome beaucoup plus grand (> 100 kilobases (kb)) que les autres virus et contiennent de nombreux gènes (> 50 gènes) que l’on ne trouve pas dans d’autres virus2. L’une des caractéristiques de ces virus est qu’ils possèdent un ADN double brin encapsulé dans une bicouche lipidique3. Ces grands virus à ADN sont désormais classés taxonomiquement dans le phylum Nucleocytoviricota4, mais ont toujours été appelés virus nucléo-cytoplasmiques à grand ADN (NCLDV). Les NCLDV sont un vaste clade de grands virus possédant un ADN double brin et ciblant différents eucaryotes hôtes5. Les NCLDV sont composés de plusieurs familles, dont les Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae et Poxviridae, et de virus non classés tels que les cedratvirus, les faustovirus, les médusavirus, les Mininucléoviridae, les mollivirus, les orphéovirus, les pacmanvirus, les pandoravirus et les pithovirus6. Même aujourd’hui, divers NCLDV sont isolés et étudiés dans le monde entier. Un nouvel ordre, les Megavirales, a été proposé sur la base des caractéristiques communes de ces virus7. Les NCLDV présentent plusieurs types de formes selon les espèces2. Les Asfarviridae, Ascoviridae, Iridoviridae, Marseilleviridae, Mimiviridae, Phycodnaviridae, les faustovirus, les médusavirus, les pacmanvirus et les Mininucléoviridae présentent une forme icosaédrique. Les Poxviridae présentent une forme de brique. Les cédratvirus, mollivirus, orphéovirus, pandoravirus et pithovirus présentent une forme d'amphore. Les tailles varient également ; les pithovirus en forme d'amphore sont les plus gros des virus géants, dépassant 2 μm, mais il existe une variation significative dans les dimensions réelles8. D’autre part, le mimivirus de forme icosaédrique a un diamètre d’environ 500 nm (sans compter les filaments fibreux s’étendant à partir de la capside)9, et son parent connu le plus proche est le virus cafétéria d’environ 300 nm10. Les poxvirus en forme de brique mesurent environ 350 × 270 nm, bien que les dimensions précises soient variables11. Les autres virus icosaédriques mesurent ~ 260 nm pour le médusavirus12,13, ~ 180 nm pour l'iridovirus14, ~ 190 nm pour le PBCV-115. L'ASFV mesure ~ 250 nm, mais est compliqué car il possède une membrane externe16.

Les Marseilleviridae sont une famille du nouvel ordre des NCLDVs17, qui possèdent un génome très complexe d'environ 360 kb et une taille de particules d'environ 250 nm. Le premier membre, le virus de Marseille, a été isolé en 2007 en cultivant un échantillon d'eau provenant d'une tour de refroidissement à Paris, en France18. Actuellement, le virus Cannes 8, le Melbournevirus, le Marseillevirus, le Tokyovirus, le virus Port-Miou, le Lausannevirus, le Nouméavirus, l'Insectminevirus, le Tunisvirus, le Brazil marseillevirus, le Golden mussel marseillevirus et d'autres espèces appartiennent à cette famille, et ceux-ci sont classés en cinq lignées, A à E19,20. Plusieurs études ont également rapporté la présence de Marseilleviridae chez l'homme21,22,23,24. Cependant, il existe une controverse autour des infections humaines par le virus marseille, car d’autres études n’ont montré aucune preuve25,26. Le Melbournevirus, l'un des Marseilleviridae appartenant à la lignée A27, a déjà été analysé par analyse de particules uniques (SPA) par microscopie cryoélectronique (cryo-EM) à une résolution de 26 Å28. Il montre la capside icosaédrique avec un nombre de triangulation de T = 309, montre la membrane interne caractéristique à l'intérieur de la capside qui s'extrude juste sous les sommets, et le corps unique de grande densité à l'intérieur du nucléoïde. Le Tokyovirus est le premier Marseilleviridae isolé en Asie en 2016 et est classé dans la lignée A29. Le Tokyovirus a été utilisé pour étudier la structure caractéristique de la capside des Marseilleviridae icosaédriques dans cette étude.