Casjensviridae

Casjensviridae
Schemazeichnung eines Virions von Salmonella-Phage Chi, Gattung Chivirus (früher Chilikevirus)
Systematik
Klassifikation: Viren Realm: Duplodnaviria Reich: Heunggongvirae Phylum: Uroviricota Klasse: Caudoviricetes Ordnung: incertae sedis Familie: Casjensviridae
Taxonomische Merkmale
Genom: dsDNA linear Baltimore: Gruppe 1 Symmetrie: ikosaedrisch, tailed (Siphoviren)
Wissenschaftlicher Name
Casjensviridae
Links
NCBI Taxonomy: 2943001 ViralZone (Expasy, SIB): 10297 ICTV Taxon History: 202212984

Casjensviridae ist die Bezeichnung für eine Familie von Viren mit sog. Kopf-Schwanz-Aufbau (Klasse Caudoviricetes), die Bakterien verschiedener Arten (Spezies) infizieren (solche bakteriellen Viren werden auch Bakteriophagen genannt). Die Familie wurde im März/April 2022 vom International Committee on Taxonomy of Viruses eingerichtet.

Forschungsgeschichte

Als erstes Mitglied der Familie wurde der Salmonella-Phage Chi als ein flagellotropes, lytisches, Salmonellen infizierendes Virus vom Morphotyp der Siphoviren beschrieben. Genomische, Proteomische und phylogenetische Daten sowie die Ergebnisse einer Reihe mehrerer Autoren zeigten, dass die Chi-artigen Phagen eine zusammenhängende Gruppe (Klade) bilden, die auf der taxonomische Rangstufe einer Familie steht.

Beschreibung

Die Viruspartikel (Virionen) der Casjensviridae haben den für Mitglieder der Caudoviricetes typischen Kopf-Schwanz. Sie haben ein nicht umhülltes Kapsid, dieser ikosaedrische Kopf hat einen Durchmesser von etwa 66 nm. Der Schwanzteil besteht aus der eigentlichen nicht kontraktilen Schwanzröhre (englisch tail tube) mit einer Länge von etwa 220–230 nm und einem Querschnittsdurchmesser von 13 p nm (kennzeichnend für den Morphotyp der Siphoviren), diese zeigt etwa 55 Querstreifen. Dazu kommt eine extrem lange flexible Schwanzfaser (engl. tail fiber) mit einer Länge von nochmals etwa 200–220 nm.

Genom und Proteom

Das lineare dsDNA-Genom der Casjensviridae hat eine Länge von ca. 59 kbp (Kilobasenpaare) und enthält etwa 75 Gene. Der G+C-Gehalt liegt bei etwa 57,1 mol% (Bereich: 46.9 % - 63.3 %). Das dsDNA-Molekül hat kohäsive Enden.

Das Genom kodiert für folgende Enzyme:

• DNA-Polymerase
• DNA-Primase
• Protease (Peptidase S49)
• Terminase
• Phosphoadenosin-Phosphosulfat-Reduktase

Replikation

Der Replikationszyklus der Vertreter der Casjensviridae umfasst folgende Schritte:

1. Adsorption: Die Viruspartikel der Phagen heften sich über ihre Schwanzfasern an die Rezeptoren (Adhäsionsrezeptoren) der Zielzelle. Der Salmonella-Phage Chi heftet sich „flagellotrop“ an den Faden (Filament) einer bakteriellen Geißel, die Eintrittsstelle befindet sich jedoch an der Basis der Geißel.
2. Ausstoß der viralen DNA in das Zytoplasma der Wirtszelle durch das lange flexible Schwanzsystem (engl. tail ejection system)
3. Transkription und Translation der „frühen“ Gene.
4. Replikation der Genom-DNA.
5. Transkription und Translation von „späten“ Genen
6. Zusammenbau (Assemblierung) eines leeren Kapsid-Vorläufers (Prokapsids) und Verpackung des Genoms.
7. Zusammenbau des Virusschwanzes inklusive der Schwanzfasern.
8. Die reifen Virionen (Viruspartikel) werden durch Lyse aus der Zelle freigesetzt.

Etymologie

Die Bezeichnung Casjensviridae wurde vergeben zu Ehren des amerikanischen Virologen Sherwood R. Casjens für seine bahnbrechenden Beiträge zur Erforschung der Biologie und Evolution von Phagen; das Suffix ‚-viridae‘ zeigt eine Virusfamilie an.

Systematik

Innere Systematik der Familie Casjensviridae (Stand: 30. Oktober 2023):

Familie Casjensviridae (24 Gattungen)

• Gattung Ahduovirus (1 Spezies)
  • Spezies Burkholderia-Virus AH2 (wiss. Burkholderia virus AH2)
• Gattung Broinstvirus (1 Spezies)
  • Spezies Broinstvirus pCB2051A, mit Loktanella-Phage pCB2051-A, Wirt: Loktanella sp. CB2051 (Rhodobacteraceae)
• Gattung Cenphatecvirus (1 Spezies)
  • Spezies Cenphatecvirus saba, mit Proteus-Phage Saba
• Gattung Chivirus (früher Chilikevirus; 17 Spezies)
  • Spezies Chivirus BSPM4
  • Spezies Salmonella-Virus Chi (wiss. Chivirus chi, früher Salmonella virus Chi), mit Salmonella-Phage Chi (alias Phage χ)
  • Spezies Chivirus cv35
  • Spezies Chivirus cv37
  • Spezies Chivirus cv118970sal1
  • Spezies Chivirus ER24
  • Spezies Salmonella-Virus FSLSP030 (wiss. Chivirus FSLSP030)
  • Spezies Salmonella-Virus FSLSP088 (wiss. Chivirus FSLSP088)
  • Spezies Salmonella-Virus iEPS5 (wiss. Chivirus iEPS5)
  • Spezies Chivirus KFSSE1
  • Spezies Chivirus KpYy141
  • Spezies Chivirus SeWh1
  • Spezies Chivirus siskin
  • Spezies Salmonella-Virus SPN19 (wiss. Chivirus SPN19)
  • Spezies Chivirus ST101
  • Spezies Salmonella-Virus YSD1 (wiss. Chivirus YSD1, früher Salmonella virus YSD1), mit Salmonella phage YSD1
  • Spezies Salmonella-Virus BP12C (wiss. Salmonella virus BP12C)
• Gattung Dunedinvirus (1 Spezies)
  • Spezies Dunedinvirus JS26, mit Serratia-Phage JS26
• Gattung Enchivirus (1 Spezies)
  • Spezies Enchivirus Enc34 (früher Chivirus Enc34), mit Enterobacter-Phage Enc34
• Gattung Fengtaivirus (1 Spezies)
  • Spezies Fengtaivirus Axp2, mit Achromobacter-Phage phiAxp-2
• Gattung Gediminasvirus (1 Spezies)
  • Spezies Gediminasvirus AchV4, mit Achromobacter-Phage AchV4
• Gattung Gwanakrovirus (1 Spezies)
  • Spezies Gwanakrovirus SNUABM08, mit Erwinia-Phage pEp_SNUABM_08
• Gattung Jacunavirus (1 Spezies)
  • Spezies Jacunavirus JC01, mit Cronobacter-Phage JC01
• Gattung Kokobelvirus (1 Spezies)
  • Spezies Kokobelvirus kokobel1, mit Providencia-Phage Kokobel1
• Gattung Lavrentievavirus (3 Spezies)
  • Spezies Lavrentievavirus E21, mit Escherichia-Phage E21
  • Spezies Lavrentievavirus PM87, mit Proteus-Phage PM87
  • Spezies Lavrentievavirus pPM01, mit Proteus-Phage pPM_01
  • Spezies „Proteus-Phage ASh-2020a“ (wiss. „Proteus phage ASh-2020a“)
  • Spezies „Proteus-Phage Isf-Pm1“ (wiss. „Proteus phage Isf-Pm1“)
  • Spezies „Proteus-Phage P16-2532“ (wiss. „Proteus phage P16-2532“)
  • Spezies „Proteus-Phage Q29“ (wiss. „Proteus phage Q29“)
  • Spezies „Proteus-Phage RP6“ (wiss. „Proteus phage RP6“)
  • Spezies „Proteus-Phage vB_PmiS_DanisaurMW“ (wiss. „Proteus phage vB_PmiS_DanisaurMW“)
  • Spezies „Proteus-Phage vB_PmiS_DoubleBarrel“ (wiss. „Proteus phage vB_PmiS_DoubleBarrel“)
  • Spezies „Proteus-Phage vB_PmiS_Inception“ (wiss. „Proteus phage vB_PmiS_Inception“)
  • Spezies „Proteus-Phage vB_PmiS_Jing313“ (wiss. „Proteus phage vB_PmiS_Jing313“)
  • Spezies „Proteus-Phage vB_PmiS_NotEvenPhaged“ (wiss. „Proteus phage vB_PmiS_NotEvenPhaged“)
• Gattung Maxdohrnvirus (1 Spezies)
  • Spezies Maxdohrnvirus SS2019XI, mit Pseudomonas-Phage vB_Pae-SS2019XI
• Gattung Nazgulvirus (1 Spezies)
  • Spezies Burkholderia-Virus BcepNazgul (wiss. Burkholderia virus BcepNazgul), mit Burkholderia-Phage BcepNazgul
• Gattung Newforgelanevirus (1 Spezies)
  • Spezies Newforgelanevirus MA12, mit Pectobacterium-Phage MA12 alias (φMA12, Wirt: Pectobacterium carotovorum)
• Gattung Phobosvirus (2 Spezies)
  • Spezies Phobosvirus phobos, mit Bakteriophage Phobos, Wirt: Pseudomonas syringae
  • Spezies Phobosvirus PspYZU01, mit Pseudomonas-Phage PspYZU01
• Gattung Redjacvirus (3 Spezies)
  • Spezies Redjacvirus piberecoleta, mit Providencia-Phage vB_PreS-PibeRecoleta
  • Spezies Redjacvirus redjac, mit Providencia-Phage Redjac
  • Spezies Redjacvirus stilesk, mit Providencia-Phage vB_PreS-Stilesk
• Gattung Salvovirus (2 Spezies)
  • Spezies Salvovirus bacata, mit Xylella-Phage Bacata
  • Spezies Salvovirus salvo, mit Xylella-Phage Salvo
• Gattung Sanovirus (1 Spezies)
  • Spezies Xylella-Virus Sano (wiss. Xylella virus Sano)
• Gattung Seodaemunguvirus (1 Spezies)
  • Spezies Seodaemunguvirus YMC16-01N133, mit Klebsiella-Phage YMC16/01/N133_KPN_BP
• Gattung Sessunavirus (1 Spezies)
  • Spezies Synechococcus-Virus S-ESS1 (wiss. Sessunavirus SESS1, früher Cyanosiphovirus S-ESS1), mit Synechococcus-Phage S-ESS1
• Gattung Sharonstreetvirus (3 Spezies)
  • Spezies Sharonstreetvirus A18P4, mit Aeromonas-Phage vB_AhyS-A18P4
  • Spezies Sharonstreetvirus BUCT551, mit Aeromonas-Phage BUCT551
  • Spezies Sharonstreetvirus LAh7, mit Aeromonas-Page LAh_7
• Gattung Yonseivirus (3 Spezies)
  • Spezies Yonseivirus N137, mit Klebsiella phage KPN N137, Klebsiella-Phage KPN N54, Klebsiella phage KPN N98, Klebsiella phage KPN U2874, Klebsiella-Phage YMC15/11/N53_KPN_BP
  • Spezies Yonseivirus seifer, mit Klebsiella-Phage Seifer
  • Spezies Yonseivirus soft, mit Klebsiella-Phage Soft
• Gattung Zhonglingvirus (1 Spezies)
  • Spezies Zhonglingvirus SAP012, mit Salmonella-Phage SAP012

Vorgeschlagene Mitglieder (nicht vom ICTV bestätigt, in Anführungszeichen) sind der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI) entnommen (auszugsweise).

Anmerkungen

1. Suffix -virus ergänzt nach NCBI
2. die Bezeichnung Siphoviridae phage MA12 ist früher und nicht eindeutig, weil der vorgeschlagene Salmonella-Phage MA12 ebenfalls Siphoviren-Morphologie hat.

Literatur

• Mujie Zhang, Yali Hao, Yi Yi, Shunzhang Liu, Qingyang Sun, Xiaoli Tan, Shan Tang, Xiang Xiao, Huahua Jian: Unexplored diversity and ecological functions of transposable phages. In: Nature: The ISME Journal, Band 17, 17. April 2023, S. 1015–1028; doi:10.1038/s41396-023-01414-z (englisch). Peduoviridae, Casjensviridae, Mesyanzhinovviridae, „Saltoviridae“ u. a.

Einzelnachweise

1. ICTV: Taxon Details: Family: Casjensviridae.
2. Katherine Turner: Genom- Und Proteomanalyse Von 7-7-1, Einem Flagellotropen Phagen, Der Agrobacterium Sp H13-3 Infiziert. Auf: biomedicalhouse.com mit Stand 16. Oktober 2023.
3. I. Tolstoi, Dann Turner, Liliana Cristina Moraru, Evelin M. Adriaenssens, Andrew M. Kropinski: Create one new family (Casjensviridae) including 20 new genera and four existing genera (Caudoviricetes). Vorschlag 2021.015B (zip:docx). Auf: ICTV (ictv.global).
4. SIB: Casjensviridae. Auf: Expasy: ViralZone.
5. UniProt: A0A097P464 – DNA polymerase I.
6. UniProt: M9NUS5 - DNA primase.
7. UniProt: A0A097P489 - Capsid maturation protease.
8. UniProt: M9NUS7 - Terminase, large subunit.
9. UniProt: M9NUR8 - NinC-like protein.
10. SIB: Viral attachment to host adhesion receptor. Auf: Expasy: ViralZone.
11. SIB: Viral long flexible tail ejection system. Auf: Expasy: ViralZone.
12. Glossary: Procapsid. Auf: Actinobacteriophage Database at PhagesDB.org
13. SHERWOOD R. CASJENS, PHD. Auf: University of Utah, School of Medicine.
14. Sherwood Casjens. Auf: University of Utah, School of Biological Sciences.
15. ICTV: Taxonomy Browser.
16. NCBI Taxonomy Browser: Burkholderia virus AH2 (species).
17. NCBI Taxonomy Browser: Loktanella phage pCB2051-A (species).
18. SIB: Chivirus. Auf: ViralZone.
19. Maximilian Zinke, Katrin A. A. Sachowsky, Carl Öster, Sophie Zinn-Justin, Raimond Ravelli, Gunnar F. Schröder, Michael Habeck, Adam Lange: Architecture of the flexible tail tube of bacteriophage SPP1, in: Nature Communications, Band 11, Nr. 5759, 13. November 2020, doi:10.1038/s41467-020-19611-1. Dazu:
    • Light shed on the atomic resolution structure of phage DNA tube, auf: EurekAlert vom 13. November 2020. Quelle: Forschungsverbund Berlin (FVB): Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Berlin (englisch)
    • Struktur von Phagen-DNA-Tunnel in atomarer Auflösung aufgeklärt – methodischer Meilenstein gelungen, FV Berlin (FVB), FMP, 13. November 2020 (deutsch).
20. NCBI Taxonomy Browser: Lavrentievavirus, Details: Lavrentievavirus (genus).
21. Bacteriophage Phobos. Auf: Virus-HostDB.
22. NCBI Taxonomy Browser: Casjensviridae, Details: Casjensviridae (family).