الفايروسات العملاقة (Giant viruses)

أ.د. عدنان عبد الجليل لهوف
كلية الزراعة/ قسم وقاية النبات

نتج عن اكتشاف الفايروسات العملاقة تغيير في وجهات النظر العامة المتعارف عليها حول طبيعة الفايروسات، فبالرغم من الاكتشاف الحديث نسبياً لها في العقدين الأخيرين لكن هنالك أدلة تشير الى أن وجودها قد يعود إلى ما لا يقل عن 30000 سنة. هنالك –حالياً- العديد من المجموعات المختلفة من الفايروسات العملاقة التي يرتبط وجودها بتطفلها على الأميبا مثل مجموعة ميمي فايروس Mimivirus وباندورا فايروس Pandoravirus ومرسليا فايروس Marseillevirus وبيثوفايروس Pithovirus (Greub وRaoult،2004).
تعد هذه الفايروسات العملاقة شاذة عن ما هومتعارف عليه حول الفايروسات لأسباب عديدة. الأول هو الحجم الكبير نسبياً (حوالي 200 نانومتر او اكثر) الذي يمنعهم من المرور عبر المرشحات البكتيرية اذ وجد ان بعضها أكبرحتى من بعض أنواع البكتريا (شكل 1) (Legendre واخرون،2014).

شكل (1): مقارنة بين احجام بعض أنواع البكتريا والفايروسات التي تشمل أحد أنواع الفايروسات العملاقة Acanthamoeba polyphaga Mimivirus
السبب الثاني هو حجم الجينوم الخاص بهم والذي يتراوح بين 1.2 مليون قاعدة نايتروجينية لمجموعة الـميمي فايروس Mimivirus إلى 2.5 مليون قاعدة نايتروجينية لمجموعة باندورا فايروس Pandoravirus (Raoult وآخرون،2004). السبب الثالث ارتباطها عادةً بالأميبا التي تستعمل في الوقت الحاضر من أجل اكثار هذه المجاميع من الفايروسات للأغراض الدراسية (Schultz،2019).
تتكاثر الفايروسات العملاقة -بشكل عام- في سيتوبلازم الاميبيا في مكعبات أو صناديق أو مقصورات خاصة تسمى بالمصانع وتكون بحجم النواة. علماً ان طريقة التكاثر هذه هي إحدى الطرق التي تتشابه بها جميع الفايروسات العملاقة كما ان جميعها لديها آلية دخول بلعمية (Phagocytic entry mechanism) إلى خلية مضيفة، و طريقة واحدة لاطلاق الحمض النووي المضاعف الذي يكون شريط مزدوج نوع DNA (Katzourakis وAswad،2014).
لقد تم عزل واكتشاف اول فايروس عملاق عن طريق الصدفة في العام 1992 في الامبيا Acanthamoeba polyphaga مرافقاً لوباء الالتهاب الرئوي الذي انتشر في مدينة ليدز البريطانية اذ تم مشاهدته باستعمال صبغة كرام واعتقد أولاً انه نوع من البكتريا الموجبة لصبغة كرام ولكن في العام 2003 نشر باحثيين فرنسيين بحثا في مجلة Science اثبتوا فيه انه فايروس يصيب الامبيا واطلقوا عليه تسمية Acanthamoeba polyphaga mimivirus من مجموعة ميمي فايروس وافترضوا انه هو المسبب لهذا الوباء (La Scola ,hov,واخرون،2003; Greub وRaoult،2004). يمتاز هذا الفايروس بان لديه غلاف بروتيني متعدد السطوح (متعدد الأوجه) بقطر 500 نانومتر ترتبط به الياف بطول 75 نانومتر تسمح للفايروس بالارتباط بمختلف أنواع الفطريات والبكتريا والاميبا. جينوم هذا الفايروس نوع DNA خطي مزدوج الشريط بطول 1,181,404 قاعدة نايتروجينية ويحتوي على جينات تشفر لانتاج بروتينات مسؤولة عن إصلاح DNA وطي البروتينات و استقلاب السكريات والدهون (Raoult واخرون،2007).ومنذ ذلك الوقت أصبح البحث عن الفايروسات العملاقة ذو أهمية أساسية لعلماء الأحياء المجهرية البيئية (Colson واخرون،2013).

شكل (2): الجسيمة الكاملة للفايروس العملاق Mimivirus
لقد تم عزل واكتشاف الفايروس العملاق الآخر المسمى مارسيليا فايروس Marseillevirus لأول مرة في عام 2009 في مدينة مرسيليا الفرنسية (Boyer واخرون،2009). وهو يضم جينوم نوع DNA ذو شريط مزدوج حلقي بطول 368,000 قاعدة نايتروجينية وذو غطاء بروتيني متعدد السطوح (متعدد الاوجه) بقطر 250 نانومتر. وهو يماثل الفايروس العملاق الأول من حيث عزله من من الامبيبا والبيئة المرتبطة بها. باستثناء احد أنواع هذه المجموعة المسمى بالفايروس السنغالي الذي عزل مباشرة من المخلفات البشرية في السنغال ( Schultz،2019).

شكل (3): عدد من الجسيمات الكاملة للفايروس العملاق Marseillevirus
ويعود تاريخ عزل واكتشاف الفايروس العملاق الثالث المسمى باندورا فايروس Pandoravirus الى العام 2013 وهو ذو جينوم من نوع DNA ذو شريط مزدوج بطول 2,500,000 قاعدة نايتروجينية الذي يعد الأكبر بين الفايروسات العملاقة اذ يضم 2,500 جين ويمتلك غلاف بروتيني بيضوي بحجم 1000 نانوميتر الذي يساوي 1 مايكروميتر (شكل 4). ان دورة تكاثر هذا الفايروس سريعة نسبياً اذ يحتاج 10 ساعات فقط علما ان عملية العزل له تمت من احدى الاميبيات الملوثة للبيئات والرواسب البحرية (Philippe واخرون،2013).

شكل (4): الجسيمة الكاملة للفايروس العملاق Pandoravirus
واخيراً وليس اخراً تم عزل واكتشاف الفايروس العملاق بيثوفايروس Pithovirus لأول مرة في عام 2014 مرتبطًا بالأميبات في التربة التي يعود تاريخها إلى العصر الحجري المتأخر (30000 عام). وهو ذو جينوم دائري نوع DNA مزدوج الشريط بطول لديها حوالي 600,000 قاعدة نايتروجينية ويضم 450 جين التي تشفر 460 بروتينًا مختلفًا. وهو ذو غلاف بروتيني بيضوي مفتوح من أحد طرفيه، شبيه بشكل فايروس Pandoravirus وحجمه 1,500 نانوميتر الذي يساوي 1.5 مايكروميتر (شكل 5). يتكاثرهذا الفايروس في سيتوبلازم الخلية المضيفة، اذ يحتاج الى حوالي 20 ساعة لاكمال دورة حياته. علماً ان هذا الفايروس قابل للمقارنة في الحجم الجينومي مع بعض البكتيريا (Legendre واخرون،2014).

شكل (5): الجسيمة الكاملة للفايروس العملاق Pithovirus
ان الفايروسات العملاقة على عكس الفايروسات البشرية والحيوانية والنباتية المتعارف عليها لم تظهرعلاقة مباشرة بالتسبب باي نوع من الامراض ومما يبدو ان هنالك ضرورة لما يسمى بالعائل الناقل (host vector) وهو الأميبات من اجل تكاثرها. ولكن هنالك تقاريرتشير في كثير من الأحيان الى ان مجموعة الفايروسات العملاقة Mimivirus فمن الممكن أن تكون سبب علني مرافق لحدوث أعراض مثل ضيق التنفس أو أنواع أخرى من الالتهابات التنفسية بسبب وجود الأميبات وكذلك الفايروس العملاق بداخلها. أن هذا الاحتمال مخيف إلى حد ما اذ يصعب علاج الأميبات كما لا يوجد في الوقت الحاضر اي لقاح ضد أي فايروس عملاق (Lagier واخرون،2012).
ان الاكتشافات الأخيرة للفايروسات الجديدة بصورة عامة (Ye واخرون،2022) وللفايروسات العملاقة بصورة خاصة واحتمالية ارتباطها بالإنسان تمثل إمكانية مثيرة لفهم أكبر لعالمنا. ويبدو أن هذه الفايروسات موجودة في كل مكان، اذ تم العثور عليها في بيئات مختلفة من الغابة إلى المحيطات المفتوحة ومؤخراً في الانسان. الا ان هنالك الكثير مما هو غير معروف عنها من حيث إمكانية تسببها بالامراض من تلقاء نفسها بشكل مباشر، أو هل يجب أن يرتبط تاثيرها دائمًا بالأميبا؟ ما مدى اتساعها في الطبيعة؟ وهل يمكن الاستفادة منها من خلال تقديم فرص جديدة لنقل الجينات و علاج الأمراض باعتبار جينوماتها تميل إلى أن تكون أكثر تعقيدًا مقارنة بالفايروسات الحالية المستعملة في العلاج الجينية؟ ويبقى مجال الدراسة والمعرفة الأكثر لهذا النوع من الفايروسات واسعاً وخصباً (Schultz،2019).
المصادر
Boyer M, Yutin N, Pagnier I, Barrassi L, Fournous G, et al. (2009) Giant Marseillevirus highlights the role of amoebae as a melting pot in emergence of chimeric microorganisms. Proc Natl Acad Sci U S A 106: 21848-21853.
Colson P, La Scola B, Raoult D (2013) Giant viruses of amoebae as potential human pathogens. Intravirology 56: 376-385.
Greub G, Raoult D (2004) Microorganisms resistant to free living amoebae. Clin Micro Rev 17: 413-433.
Katzourakis A, Aswad AMR (2014) The origins of giant viruses, virophages, and their relatives in host genomes. BMC Biol 12: 51-55.
La Scola B, Audic S, Robert C, Jungang L, de Lamballerie X, et al. (2003) A giant virus of amoebae. Science 299: 2033-2037.
Lagier JC, Armougom F, Million M, Hugon P, Pagnier I, et al. (2012) Microbial culturomics paradigm shift in the human gut microbiome study. Clin Microbiol Infect 18: 1185-1193.
Legendre M, Bartoli J, Shmakova L, Jeudy S, Labadie K, et al. (2014) Thirty thous and year old distant relative of giant icosahedral DNA virus with a pandorvirus morphology.Proc Natl Acad Sci U S A 111: 4274-4279.
Philippe N, Legendre M, Doutre G, Couté Y, Poirot O, et al. (2013) Pandoravirus amoeba viruses with genome up to 2.5 mb reaching that of parasitic eukaryotes. Science 341: 281-286.
Raoult D, Audic S, Robert C, Abergel C, Renesto P, et al. (2004) The 1.2-megabase genome sequence of Mimivirus. Science 306: 1344-1350.
Raoult D, La Scola B, Birtles R. (2007) The discovery and characterization of Mimivirus, the largest known virus and putative pneumonia agent. Clin Infect Dis 45:95-102.
Ye Z-X, Lahuf A A, Salman M D, Zhang Y, Li J-M.(2022). Draft genome sequence of a novel Iflavirus from Leafhoppers (Exitianus capicola) in Iraq. Microbiol Resour Announc 11 (5):1-2.