Singelaviria

Singelaviria là một vực virus bao gồm tất cả các virus DNA có mã hóa các protein vỏ capsid chính chứa một nếp gấp cuộn thạch dọc đơn.  Tất cả các virus trong Singelaviria đều có hai protein vỏ capsid chính (MCP) và cả hai đều có nếp gấp cuộn thạch đơn (SJR). Các MCP hình thành các tiểu đơn vị giả lục giác (pseudohexameric) của capsid virus, nơi lưu trữ axit deoxyribonucleic (DNA) của virus, và nằm dọc, hoặc vuông góc, với bề mặt của capsid.  Ngoài MCP nếp gấp SJR (SJR-MCP), các virus trong vực cũng chia sẻ một protein vỏ capsid phụ (mCP) cũng có SJR dọc, một ATPase đóng gói DNA virus vào capsid, capsid có hình khối 20 mặt và màng lipid bên trong capsid bao quanh bộ gen virus.

Các virus trong Singelaviria lây nhiễm cho cổ khuẩn sống trong môi trường có độ mặn cao và vi khuẩn sống trong môi trường nhiệt độ cao. Bộ gen của chúng bao gồm DNA sợi đôi có dạng tuyến tính hoặc dạng vòng. Một số virus trong vực có khả năng sao chép theo cả chu trình tan, tạo ra các virion, và chu trình tiềm tan, trong đó virus cư trú trong tế bào vật chủ dưới dạng một episome. Một số virus trong vực có các gai trên các đỉnh của capsid có hình dạng giống như sừng hoặc cánh quạt.

Từ năm 2019 đến năm 2024, các virus trong Singelaviria được phân loại trong vực Varidnaviria, vực chứa các virus DNA mã hóa các MCP có hai nếp gấp cuộn thạch dọc. Ban đầu người ta tin rằng những virus như vậy có nguồn gốc từ singelavirian, nhưng nghiên cứu sâu hơn cho thấy hai nhóm virus này có nguồn gốc tiến hóa riêng biệt, vì vậy dòng dõi SJR-MCP đã được trao vực riêng, Singelaviria, vào năm 2025. Các nhà virus học tin rằng hai MCP của singelavirian là kết quả của một sự kiện nhân đôi gen của một MCP đơn lẻ được mã hóa bởi một virus giống portoglobovirus.

Từ nguyên
Singelaviria là một từ ghép của sing, từ tiếng Latinh singulus, có nghĩa là "đơn", tiếng Latinh gelata, có nghĩa là "thạch" (jelly), ám chỉ nếp gấp cuộn thạch, và -viria, hậu tố được sử dụng cho các vực virus. Các thành viên của vực được gọi là singelavirian. Giới Helvetiavirae có nguồn gốc từ tiếng Latinh helvetia, có nghĩa là "Thụy Sĩ", ám chỉ bánh cuộn Thụy Sĩ (Swiss jelly rolls), và -virae, hậu tố được sử dụng cho các giới virus. Ngành Dividoviricota xuất phát từ tiếng Esperanto divido, có nghĩa là "phân chia", ám chỉ hai protein vỏ capsid chính nếp gấp cuộn thạch đơn, và -viricota, hậu tố được sử dụng cho các ngành virus. Lớp Laserviricetes là một từ ghép của Serpentine Lake (Hồ Serpentine) trên Đảo Rottnest ở Úc, nơi sphaerolipovirus đầu tiên, SH1, được phát hiện, và -viricetes, hậu tố được sử dụng cho các lớp virus. Cuối cùng, bộ Halopanivirales là một từ ghép của Haloarcula hispanica, vật chủ của SH1, và -virales, hậu tố được sử dụng cho các bộ virus.

Đặc điểm
Tất cả các virus trong Singelaviria đều chứa một capsid được tạo thành chủ yếu từ hai protein vỏ capsid chính, cả hai đều chứa một nếp gấp cuộn thạch đơn dọc. Các protein vỏ capsid chính được đặt tên như vậy vì chúng là các protein chính tạo nên capsid. Nếp gấp cuộn thạch là một loại cấu trúc gấp nếp trong protein, trong đó tám chuỗi beta đối song song được tổ chức thành bốn phiến beta đối song song trong một bố cục giống như bánh cuộn thạch (jelly roll), còn được gọi là bánh cuộn Thụy Sĩ (Swiss roll). Mỗi chuỗi beta là một trình tự axit amin cụ thể, và các chuỗi này liên kết với các chuỗi đối song song của chúng thông qua các liên kết hydro. Các nếp gấp SJR nằm dọc, hoặc vuông góc, với bề mặt capsid, trái ngược với các nếp gấp ngang song song với bề mặt capsid. Trong quá trình lắp ráp capsid virus, các MCP tự lắp ráp thành các cấu trúc hình lục giác, gọi là hexon, chứa ba bản sao của cả hai MCP. Các hexon sau đó liên kết để tạo thành các mặt hình tam giác tương đối phẳng của capsid hình khối 20 mặt.

Ngoài MCP chung, tất cả các singelavirian đều mã hóa một protein vỏ capsid phụ (mCP) có chứa nếp gấp SJR. Các mCP này lắp ráp thành các cấu trúc hình ngũ giác, gọi là penton, tạo thành các đỉnh hình ngũ giác của capsid hình khối 20 mặt. Singelavirian cũng mã hóa một ATPase đóng gói bộ gen thuộc siêu họ FtsK-HerA. Các ATPase trong Singelaviria là các enzyme đóng gói DNA virus vào capsid trong quá trình lắp ráp virion. FtsK-HerA là một họ protein chứa một miền xuyên màng với bốn chuỗi xoắn xuyên màng ở đầu chuỗi axit amin của protein, một vùng cuộn xoắn (coiled-coil) trung tâm, và một ATPase với nếp gấp vòng P ở cuối chuỗi axit amin của protein. Protein FtsK được tìm thấy ở gần như tất cả các vi khuẩn và protein HerA ở tất cả các cổ khuẩn và một số vi khuẩn.

Capsid của singelavirion có hình khối 20 mặt. Bên trong capsid là một màng lipid bao quanh bộ gen của virus. Màng lipid được lấy từ màng tế bào vật chủ và chứa các protein đặc hiệu của virus gắn trong đó. Sphaerolipovirus có hai protein khung hướng dẫn vị trí của các tiểu đơn vị capsid, được gọi là capsomere, và chúng có các gai tại các đỉnh của capsid để gắn vào bề mặt tế bào. Những chiếc gai này được tạo thành từ nhiều protein và có hình dạng giống như sừng hoặc cánh quạt.

Cấu trúc của bộ gen thay đổi tùy theo họ: sphaerolipovirus có bộ gen DNA sợi đôi (dsDNA) tuyến tính dài 28–31 kilobase (kbp), simulovirus có bộ gen dsDNA dạng vòng dài 16–19 kbp, và matsushitavirus có bộ gen dsDNA dạng vòng dài 17–19,6 kbp. Sphaerolipovirus là virus tan (lytic), tức là nhiễm trùng dẫn trực tiếp đến tan bào (lysis) và chết tế bào vật chủ. Mặt khác, simulovirus và matsushitavirus là virus ôn hòa có khả năng thực hiện cả chu trình tan và chu trình tiềm tan. Trong chu trình tiềm tan, simulovirus cư trú dưới dạng provirus trong tế bào vật chủ như các episome ngoài nhiễm sắc thể. Hơn nữa, chúng mã hóa một protein kiểm soát việc chuyển đổi từ chu trình tiềm tan sang chu trình tan và ngược lại. Simulovirus và sphaerolipovirus lây nhiễm cho cổ khuẩn cư trú trong môi trường có độ mặn cao, trong khi matsushitavirus lây nhiễm cho vi khuẩn sống trong môi trường nhiệt độ cao.

Phát sinh chủng loại
Singelavirian có khả năng tiến hóa từ một virus giống portoglobovirus có mã hóa một SJR-MCP dọc đơn lẻ. Hai SJR-MCP của singelavirian dường như là kết quả của một sự kiện nhân đôi gen đã sao chép SJR MCP đơn lẻ đó. Tổ tiên của SJR-MCP portoglobovirus chưa được biết nhưng được giả thuyết là một protein chứa SJR của tế bào. Protein vỏ capsid phụ (mCP) được cho là đã tiến hóa từ các protein SJR ngũ giác của tế bào. Singelavirian, giống như các virus thuộc Varidnaviria, mã hóa một ATPase thuộc siêu họ FtsK-HerA. Tuy nhiên, người ta cho rằng nhu cầu thủy phân ATP đã tiến hóa độc lập ở hai nhóm virus này và chúng tình cờ tuyển dụng các ATPase từ cùng một dòng dõi.

Phân loại
Singelaviria là đơn hình xuống đến cấp bộ và chứa ba họ. Phân loại này được hiển thị dưới đây.

 Vực: Singelaviria
 Giới: Helvetiavirae
 Ngành: Dividoviricota
 Lớp: Laserviricetes
 Bộ: Halopanivirales
 Họ: Matsushitaviridae, lây nhiễm cho vi khuẩn ưa nhiệt
 Họ: Simuloviridae, lây nhiễm cho cổ khuẩn ưa mặn
 Họ: Sphaerolipoviridae, lây nhiễm cho cổ khuẩn ưa mặn

Tất cả các singelavirian thuộc Nhóm I: virus dsDNA của hệ thống Phân loại Baltimore, nhóm các virus lại với nhau dựa trên cách chúng sản xuất RNA thông tin và thường được sử dụng cùng với phân loại virus, dựa trên lịch sử tiến hóa. Vực là cấp độ phân loại cao nhất được sử dụng cho virus và Singelaviria là một trong bảy vực. Các vực còn lại là Adnaviria, Duplodnaviria, Monodnaviria, Riboviria, Ribozyviria, và Varidnaviria.

Lịch sử
Singelavirian đầu tiên được phát hiện là thực khuẩn thể IN93, một matsuhitavirus được phát hiện vào năm 1995. Sphaerolipovirus đầu tiên được phát hiện vào năm 2003: Virus Haloarcula Hispanic SH1. Cùng năm đó, Virus Natrinema SNJ1 là simulovirus đầu tiên được phát hiện, nhưng ban đầu nó bị nhầm là một plasmid vì nó được phát hiện ở dạng provirus episome, giống với plasmid. Ba họ trong vực ban đầu được phân loại là ba chi trong họ Sphaerolipoviridae và được đặt tên là Alphaspherolipovirus, Betasphaerolipovirus, và Gammasphaerolipovirus. Vào năm 2020, betasphaerolipovirus được đổi tên và chuyển sang họ Simuloviridae, và gammasphaerolipovirus được đổi tên và chuyển sang họ Matsushitaviridae. Từ năm 2019 đến năm 2024, singelavirian được phân loại trong vực Varidnaviria, vực được tạo ra để chứa tất cả các virus có MCP nếp gấp cuộn thạch dọc. Sau khi phát hiện ra rằng các virus mã hóa MCP nếp gấp cuộn thạch dọc đơn và đôi có nguồn gốc tiến hóa khác nhau, dòng dõi SJR-MCP dọc đã được trao vực riêng, Singelaviria, vào năm 2025.

Tham khảo

Đọc thêm