I virus giganti rappresentano un gruppo unico di virus di dimensioni simili ai piccoli batteri. Il Medusavirus, un tipo speciale di virus gigante, è stato isolato per la prima volta da una sorgente termale in Giappone. Studi genetici hanno mostrato che il medusavirus era più strettamente correlato alle cellule eucariotiche che ad altri virus giganti, suggerendo che potrebbe essere la chiave per comprendere l'evoluzione degli eucarioti. Sebbene i dettagli della morfologia e della maturazione del medusavirus nelle cellule infette siano rimasti finora sfuggenti, i ricercatori dietro la sua scoperta iniziale ora hanno alcune risposte.

In un recente studio pubblicato su Journal of Virology , un team di scienziati giapponesi guidato dal Prof. Kazuyoshi Murata del National Institutes of Natural Sciences e dal Prof. Masaharu Takemura della Tokyo University of Science ha rivelato, per la prima volta, un unico processo di maturazione a quattro stadi che il medusavirus subisce all'interno dell'ospite cellule.

Il Prof. Takemura commenta:"Da una prospettiva evolutiva, il medusavirus è estremamente interessante, poiché il suo processo di replicazione e il suo genoma sono diversi da quelli di altri virus. È interessante notare che il medusavirus ha anche una struttura particellare unica. In questo studio, abbiamo voluto creare ulteriori tentativi di chiarire la biologia di questo virus caratterizzandone la morfologia e il processo di maturazione."

Per fare ciò, i ricercatori hanno utilizzato due tecniche che consentono la visualizzazione ad alta risoluzione dell'infezione virale:la microscopia elettronica a trasmissione convenzionale (C-TEM) e la microscopia crioelettronica (crio-EM). Utilizzando queste tecniche, hanno osservato la morfologia dettagliata delle particelle del medusavirus nelle cellule di ameba infette.

La loro prima e piuttosto sorprendente scoperta è stata la presenza di quattro tipi di particelle di medusavirus sia all'interno che all'esterno delle cellule ospiti infette. In base alle loro caratteristiche, queste particelle sono state denominate pseudo-DNA-vuote (p-Empty, cioè piene di materiale spugnoso ma senza DNA), DNA-vuote (Vuote, cioè senza materiale spugnoso o DNA), semi-DNA-piene (s-Pieno, cioè riempito a metà di DNA) e particelle di DNA pieno (Pieno, cioè completamente riempito di DNA).

Successivamente, hanno eseguito un'analisi del corso temporale, in cui l'espressione genica è stata misurata in diversi momenti durante la maturazione, e hanno scoperto che i quattro tipi di particelle rappresentavano quattro stadi consecutivi di maturazione virale. Hanno scoperto che, a differenza di altri virus, il capside virale o il guscio del medusavirus è stato prodotto indipendentemente nel citoplasma della cellula ospite, mentre il DNA virale è stato prodotto nel nucleo. Inoltre, solo i capsidi vuoti presenti vicino al nucleo ospite potrebbero incorporare il DNA virale e diventare particelle s-piene o piene di DNA. Questi risultati hanno suggerito che il medusavirus avesse un processo di maturazione unico.

Per osservare la struttura dettagliata dei quattro tipi di particelle di medusavirus, il team ha utilizzato la tecnica cryo-EM. Hanno scoperto che tutti i diversi tipi di particelle avevano una struttura esterna comparabile, con la presenza di tre diversi picchi. La configurazione del guscio del capside era anche coerente con la struttura dello strato di membrana all'interno del capside. Tuttavia, mentre le particelle s-Full e Full hanno mostrato una membrana interna completa, le particelle p-Empty e Empty avevano "strutture di membrana aperte", il che significa che la membrana aveva uno spazio vuoto a un'estremità.

"I virus sono intelligenti e possono replicarsi e maturare in vari modi. I nostri risultati rivelano il modo unico in cui matura il medusavirus. Le membrane aperte che abbiamo osservato nelle particelle p-Empty e Empty erano particolarmente interessanti. Riteniamo che le lacune della membrana indichino un'incompletezza e rappresentano uno stato in cui le particelle virali non sono ancora maturate. È probabile che le lacune vengano utilizzate per scambiare il DNA e le proteine ​​necessarie per la maturazione del medusavirus e scompaiono quando il virus raggiunge la sua fase finale", spiega il Prof. Takemura.

Queste nuove intuizioni non solo dimostrano un nuovo meccanismo di formazione e maturazione delle particelle nel medusavirus, ma fanno anche luce sulla grande diversità strutturale e comportamentale dei virus giganti. Rappresentano un "gigantesco" salto nella nostra conoscenza della biologia dei virus e richiedono ulteriori ricerche sui virus giganti, che potrebbero aiutare a rispondere a numerose domande sull'evoluzione e l'infezione.