فيروسات الطحالب

فيروسات الطحالب (Phycodnaviridae): هي احدى عائلات الفيروسات، والتي تضم العديد من الأنواع والأجناس،  وتُصنف ضمن المجموعة الأولى في تصنيف الفيروسات، وتُصيب هذه الفيروسات الطحالب البحرية أو طحالب المياه العذبة.

وصف فيروسات الطحالب

يمكن وصف فيروسات الطحالب على النحو الآتي:

• إن فيروسات الطحالب هي عبارة عن فيروسات مغلفة، كروية الشكل، يبلغ قطرها بين 100 و 220 نانومتر، ذو كابسيد بارز عشاري الوجوه، وتتكون من الحمض النووي DNA ثنائي السلسة.

تركيب فيروسات الطحالب

تتكون فيروسات الطحالب من:

• تتكون فيروسات الطحالب من الغلاف والكابسيد والمادة الوراثية.

• يتكون الكابسيد لفيروسات الطحالب من محور تناظر 2 و 3 و 5 أضعاف مع 20 وجهاً مثلثاً متساوي الأضلاع، والذي يتكون من وحدات بروتينية فرعي، وبنى تحتية مرتبة مع 20 تريسيمترون و 12 خماسياً مكوناً من قسيم الكابسيد ثلاثي الشكل والذي يكون على شكل دونات، حيث يتكون كل كابسيد من ثلاثة مونومرات.

• يتكون الغلاف فيروسات الطحالب من غشاء بروتيني مكون من طبقتين من الدهون، ويتم الحصول عليه من الشبكة الإندوبلازمية للخلية العائل.

• تتكون المادة الوراثية فيروسات الطحالب من جينوم مكون من الحمض النووي DNA ثناني السلسلة.

• تحتوي بعض القسيمات للكابسيد الموجودة على الغلاف الخارجي على ألياف، والتي تمتد بعيداً عن الفيروس للمساعدة في عملية الارتباط بخلية العائل.

• من أهم البروتينات الموجودة في فيروسات الطحالب هي: بروتين يعمل كقناة أيونات انتقائية للبوتاسيوم يسمى PBCV-1، بروتين EsV-1.

• تحتوي فيروسات الطحالب على إنزيمات عديدة ومهمة في التكاثر وهي: إنزيم ميثيل ترانسفيرازات، وإنزيم نوكليازات تقييد الحمض النووي DNA، و إنزيم متكامل.

خصائص فيروسات الطحالب

تمتلك فيروسات الطحالب العديد من الخصائص، وهذه الخصائص:

• تُعتبر فيروسات الطحالب من فيروسات DNA الكبيرة (NCLDVs)، ويتم تصنيفها من فيروسات الحمض النووي DNA ثنائي السلسة (dsDNA viruses)، وتُصنف ضمن المجموعة الأولى، وذلك اعتماداً على تصنيف الفيروسات بناءً على الحمض النووي.

• تشتهر فيروسات الطحالب بجينوماتها الكبيرة من الحمض النووي المزدوج الشريطة، والتي تتراوح من 100 كيلو بايت إلى أكثر من 550 كيلو بايت، مع 40٪ إلى 50٪ من محتوى الغوانين والسيتوسين.

• إذا كانت جميع القسيمات الثلاثية للكابسيد متطابقة في التركيب، فإن كابسيد الفيريون يحتوي على 5040 نسخة من بروتين الكابسيد الرئيسي في المجموع برقم تثليث 169.

• تمتلك فيروسات الطحالب قمم مكونة من 12 قفيصة خماسية تتكون من بروتينات مختلفة، وقد تكون هذه البروتينات أسفل القناة المحورية لكل خماسي مسؤول عن هضم جدار الخلية المصابة أثناء العدوى الفيروسية.

• تدخل فيروسات الطحالب الخلية عن طريق الالتقام الخلوي، وتتكاثر في نواة خلية العائل، وتتجمع في السيتوبلازم، وتخرج من الخلية عن طريق التبرعم أو تحلل الخلية أو كلاهما معاً.

• يحتوي على ثلاثة عشر إنزيم، ويقوم بتشفير 187 بروتين من الأحماض الأمينية، والذي يشبه Cu-Zn SOD مع جميع بقايا الأحماض الأمينية المحفوظة لربط النحاس والزنك، والتي يمكن أن تتحلل بسرعة  في الخلايا المصابة أثناء العدوى، وبالتالي يستفيد من تكاثر الفيروس.

• تمتلك الفيروسات داخل هذه العائلة شكلاً مشابهاً، ويوجد منها 33 نوعاً، مقسمة على 6 أجناس.

• إن أجناس فيروسات الطحالب هي: جنس فيروسات الرافيدو (Raphidovirus)، وجنس فيروسات الكوكوليث (Coccolithovirus)، وجنس فيروسات الفيو (Phaeovirus)، وجنس فيروسات الكلورو (Chlorovirus)، وجنس فيروسات البريمنسيو (Prymnesiovirus)، وجنس فيروسات البراسينو (Prasinovirus).

• استند تصنيف هذه العائلة إلى فيروسات الكلوريلا أو الكلورو، والتي تصيب الطحالب الخضراء الشبيهة بالكلوريلا من المياه العذبة، بينما تصيب أعضاء الأجناس الخمسة الأخرى الطحالب البحرية الدقيقة وبعض أنواع الطحالب الكبيرة البنية.

• تلعب فيروسات الطحالب أدواراً بيئية مهمة من خلال تنظيم نمو وإنتاجية الطحالب، حيث يمكن أن تشكل أنواع الطحالب أزهاراً كثيفة يمكن أن تلحق الضرر بمصايد الأسماك، مما يؤدي إلى خسائر في صناعة الاستزراع المائي.

• يعمل فيروس HaV كعامل جرثومي لمنع تكرار المد الأحمر السام الناتج عن طحلب يسمى هيتروسيغما أكاشيو (Heterosigma akashiwo).

• تُسبب فيروسات الطحالب موت وتحلل أنواع الطحالب البحرية والمياه العذبة، وتحرير الكربون العضوي والنيتروجين والفوسفور في الماء، وتوفير العناصر الغذائية للحلقة الميكروبية.

• تم نشر أدلة في عام 2014 تشير إلى أن سلالات معينة من فيروسات الطحالب قد تصيب البشر بدلاً من الطحالب، أي أن هذه الفيروسات لا تقتصر على إصابة الطحالب فقط، بل يمكنها أن تُصيب الإنسان.

دورة حياة فيروسات الطحالب

تكون دورة حياة فيروسات الطحالب على النحو الآتي:

• تتكاثر فيروسات الطحالب في النواة، ويتم تجميع أجزائها في سيتوبلازم الخلية المصابة.

• ترتبط فيروسات الطحالب بمستقبلات خلية العائل، وذلك بمساعدة الألياف البروتينية الموجودة على سطحها، فتسمح الإنزيمات المرتبطة بها لجدار خلية العائل بالتحلل، ويندمج الغشاء الداخلي الفيروسي مع غشاء خلية العائل.

• تعد عملية الاندماج احدى طرق دخول الفيروسات للخلية.

• تسمح عملية الاندماج بنقل الحمض النووي الفيروسي والبروتينات المرتبطة بالفيروسات إلى خلية العائل، ويؤدي ذلك إلى إزالة الاستقطاب من غشاء الخلية.

• تعمل قناة K + المشفرة بالفيروس كغشاء داخلي يطلق K + من الخلية، مما قد يساعد في طرد الحمض النووي الفيروسي والبروتينات من الفيروس إلى خلية العائل.

• ينتقل الحمض النووي والبروتينات المرتبطة بالفيروسات إلى النواة، حيث تبدأ عملية النسخ، ولا تحتوي فيروسات الطحالب على جين بوليميرايز RNA، ويُعزى هذا النسخ السريع إلى بعض المكونات التي تسهل هذا النقل أو الحمض النووي الفيروسي إلى النواة.

• تنخفض معدلات النسخ لفيروسات الطحالب في المرحلة المبكرة من العدوى، وتتم إعادة برمجة النسخ، وذلك لنسخ الحمض النووي الفيروسي الجديد.

• يبدأ تدهور الحمض النووي الصبغي للخلية العائل، وذلك من خلال نوكليازات تقييد الحمض النووي المشفرة والمعبأة بواسطة فيروسات الطحالب، ويمنع تدهور الحمض النووي الصبغي للخلية نسخ العائل، وينتج عن ذلك  mRNA متعدد الأدينيلات في الخلية المصابة.

• يبدأ تكاثر الحمض النووي الفيروسي، ثم يتبعه نسخ الجينات المتأخرة داخل الخلية.

• يبدأ تجميع غطاء الفيروس أو الكابسيد، ويحدث هذا داخل مناطق موضعية من السيتوبلازم، حيث يصبح الكابسيد بارز.

• يمتلئ السيتوبلازم لخلية العائل بجزيئات نسخ الفيروسات المعدية.

• يطلق التحلل الموضعي للخلية العائل النسخ الفيروسية، ويتم إطلاق العديد من الجسيمات الفيروسية من كل خلية مصابة.

• يتبع النسخ المتماثل نموذج إزاحة حبلا DNA، ونسخ قالب الحمض النووي، وتخرج الفيروسات من الخلية عن طريق التحلل أو التبرعم ، مع الانتشار السلبي باعتباره الآلية الكامنة وراء طرق الانتقال.

• تعد كلاً من عملية تحلل الخلية وموتها وعملية التبرعم احدى طرق خروج الفيروسات من الخلية.

• توفر عملية إزالة الاستقطاب من غشاء خلية العائل بمنع العدوى الثانوية من فيروس آخر أو ناقلات ثانوية.

فيروسات الطحالب والبشر

• كان يُعتقد أن فيروسات الطحالب تُصيب فقط أنواع الطحالب، ولكن تم عزل الحمض النووي المتماثل لفيروس الكلوروفيروس (Acanthocystis Turfacea 1 (ATCV-1)) من الأسطح المخاطية البلعومية البشرية.

•  ارتبط وجوده فيروس الكلوروفيروس في الإنسان بتراجع الأداء في التقييمات المعرفية، وارتبط تلقيحه في الحيوانات التجريبية بانخفاض الأداء في الذاكرة والبوابة الحسية الحركية، وكذلك تغيير التعبير عن الجينات  المرتبط باللدونة المتشابكة والتعلم وتكوين الذاكرة والاستجابة المناعية الفيروسية.