- Entidades de RNA semelhantes a vírus chamadas Obelisks, que não se parecem com agentes biológicos já conhecidos, foram descobertas em humanos e em microbiomas do mundo todo, levando a uma reavaliação das fronteiras de classificação do mundo microbiano
- Os Obelisks têm uma estrutura circular curta de RNA com cerca de 1.000 nucleotídeos, e receberam esse nome por causa de sua forma simétrica semelhante a uma haste
- Um estudo em preprint, ainda sem revisão por pares, identificou quase 30 mil espécies de Obelisks em 5,4 milhões de conjuntos públicos de dados de sequências genéticas, e eles apareceram em cerca de 10% dos microbiomas humanos analisados
- Em um conjunto de dados, Obelisks foram encontrados em 50% das amostras orais de pacientes, e um Obelisk de 1.137 nucleotídeos foi isolado dentro da bactéria oral comum Streptococcus sanguinis
- Os Obelisks codificam uma nova família de proteínas chamada Oblins, mas não apresentam genes para o invólucro proteico de vírus, o que mantém em aberto a possibilidade de estarem mais próximos de plasmídeos de RNA do que de vírus
Descoberta e distribuição dos Obelisks
- Ao investigar comunidades microbianas no corpo humano, a equipe encontrou material genético sem similaridade de sequência ou estrutura detectável com agentes biológicos já conhecidos
- A equipe de Ivan Zheludev, da Stanford University, considera que essas entidades talvez não sejam vírus e possam representar um novo grupo que preenche a lacuna entre as moléculas genéticas mais simples e os vírus mais complexos
- Os Obelisks foram organizados como uma classe diversa de RNA presente em humanos e em microbiomas do mundo todo, mas que até agora havia passado despercebida
- O nome vem da estrutura simétrica em forma de haste, semelhante a um obelisco antigo, formada pelo comprimento do RNA enrolado
- As sequências genéticas têm apenas cerca de 1.000 nucleotídeos, e esse tamanho curto pode ter feito com que passassem despercebidas em estudos anteriores
- No estudo em preprint, ainda sem revisão por pares, a equipe pesquisou 5,4 milhões de conjuntos públicos de dados de sequências genéticas
- Identificou quase 30 mil espécies diferentes de Obelisks
- Os Obelisks apareceram em cerca de 10% dos microbiomas humanos analisados
- Em um conjunto de dados, Obelisks foram encontrados em 50% das amostras orais de pacientes
- Também surgiu um padrão em que diferentes tipos de Obelisks aparecem em diferentes partes do corpo, o que sugere que podem ser colonizadores daqueles microbiomas humanos
Características que os diferenciam de vírus, viroides e plasmídeos
- A equipe isolou um tipo de célula hospedeira de Obelisk no microbioma humano, e esse hospedeiro é o microrganismo oral humano comum Streptococcus sanguinis
- O Obelisk dentro desse microrganismo tem uma estrutura circular com 1.137 nucleotídeos de comprimento
- Os hospedeiros de outros Obelisks ainda são desconhecidos, mas pelo menos alguns deles podem existir dentro de bactérias
- Todos os Obelisks parecem codificar uma nova família de proteínas que a equipe chamou de Oblins
- As instruções para produzir essa proteína parecem ocupar pelo menos metade do material genético dos Obelisks
- Como as Oblins são muito semelhantes em todos os Obelisks, a equipe suspeita que possam estar envolvidas no processo de replicação
- A capacidade de codificar proteínas diferencia os Obelisks dos viroides, que também são estruturas circulares de RNA
- Ao mesmo tempo, os Obelisks aparentemente não possuem genes para formar o invólucro proteico que vírus de RNA, incluindo o da COVID-19, podem carregar fora da célula
- Em comparação com os plasmídeos, moléculas genéticas que coexistem dentro de células de plantas a bactérias, os Obelisks são muito maiores; além disso, plasmídeos normalmente são compostos de DNA
- Ainda não foi determinado que efeito os Obelisks têm sobre seus hospedeiros bacterianos nem como se espalham entre células
- A conclusão da equipe aponta que esses elementos talvez não sejam ‘virais’ e possam estar mais próximos de plasmídeos de RNA
- O estudo está disponível como preprint no bioRxiv e ainda não passou por revisão por pares
1 comentários
Comentários no Hacker News
Que legal :) Sou coautor deste estudo. Perguntem qualquer coisa
Este artigo agora passou por revisão por pares e foi publicado na Cell no mês passado: [https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01091-2]
Os Obelisks fazem parte de um programa de pesquisa maior em andamento na University of Toronto e com colaboradores; relacionado a isso, vocês também podem ver o artigo sobre Virus-Viroid Hybrids [https://www.nature.com/articles/s41467-023-38301-2] e Zeta-Elements [https://www.nature.com/articles/s41586-021-04332-2]
A biologia computacional está ampliando de forma revolucionária nossa compreensão da biodiversidade da Terra, e acho que Zeta-elements, Ambiviruses e Obelisks são apenas o começo. Se houver interesse, o “Laboratory for RNA-Based Lifeforms” da University of Toronto está contratando desenvolvedores/pós-doutorandos/alunos de pós-graduação entusiasmados: [https://www.rnalab.ca]
Por enquanto vou encerrar por aqui. Se houver perguntas restantes, volto mais tarde hoje para conferir
Entendo que vemos muita conservação dentro dos ramos conhecidos da vida e que não descobrimos novos ramos com frequência, então isso é muito interessante
Encontrar vírus/viroides completamente novos é mais comum? Com que frequência são descobertos agentes biológicos realmente novos no nível da sequência?
A interação entre células/bactérias e vírus é fácil de entender. O vírus infecta a célula e a transforma em uma fábrica de vírus
O que os Obelisks fazem? Eles são integrados ou lidos dentro da célula pela maquinaria de DNA ou por organelas, levando à produção de mais Obelisks?
Como é o ciclo de vida deles e em que diferem dos viroides já conhecidos?
Por exemplo, poderia haver mais coisas parecidas com Obelisks ou com “vida” em amostras genômicas?
A expressão “uma class completamente nova de objetos semelhantes a vírus” me confundiu no começo. Aqui, Class não está sendo usada no sentido técnico de uma categoria taxonômica entre filo e ordem
É muito bom ver que estamos encontrando novas peças do quebra-cabeça de como o intestino funciona. Espero que um dia consigamos entender também os efeitos em imunidade, neurodegeneração, câncer etc., que hoje dependem de descobertas meio acidentais
Se a sequência genética dos Obelisks tem apenas cerca de 1.000 caracteres, então é mais provável que ela possa ser recriada por processos químicos aleatórios em praticamente qualquer espaço-tempo do universo. Panterrestre, talvez?
Este estudo ainda não passou por revisão por pares, então a afirmação do título parece um pouco confiante demais
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)01091-2
É realmente uma nova família de elementos genômicos
Não que isso seja tão importante assim
O artigo é de janeiro; o estudo já foi publicado em um periódico agora?
[1]: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.20.576352v1
[2]: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.033
Mas como isso é vida? A vida normalmente é definida pela capacidade de reprodução, e eles parecem pegar carona na maquinaria celular do hospedeiro
Há alguma utilidade conhecida, ou é possível que algum DNA lixo tenha participado da codificação deles?
Pelo que sei, especialmente a teoria “vírus primeiro” sobre a origem da vida ganhou força. Primeiro havia uma sopa de proteínas/DNA, depois vieram os vírus, e só depois surgiram os organismos celulares
E, se você quiser algo que não “pegue carona” em nada, teria de esperar até as plantas fotossintéticas, o que acontece algumas etapas depois na evolução. Essa é minha compreensão de leigo das teorias atuais
Seriam resquícios do mundo de RNA?
É interessante que as modificações de RNA sejam mais variadas que as de DNA e que só agora estejamos começando a desenvolver métodos para descobri-las. O sequenciamento por Nanopore da Oxford Nanopore Technology é a primeira tecnologia capaz de sequenciar RNA nativo e suas modificações; vocês também exploraram essa área?