Die erste Spezies der Gattung, Alphapithovirus sibericum (ursprünglich vorgeschlagen als Pithovirus sibericum), wurde 2014 von Legendre etal. aus über 30.000 Jahre altem sibirischem Permafrostboden isoliert. Es war das bis dato älteste Eukaryoten infizierende DNA-Virus, das wieder zu einer Infektion gebracht werden konnte. Dies lässt vermuten, dass aus dem aufgrund der globalen Erwärmung auftauenden Permafrostboden noch weitere infektiöse Viren oder Mikroorganismen freigesetzt werden könnten. Um im Boden nach noch infektiösen Viren zu suchen, wurde eine Probe aus spät-pleistozänen Sedimenten des Kolyma-Tieflands steril entnommen und diese mit einer Kultur von Acanthamoeba castellanii als möglichem Wirt für Viren inkubiert. Nach der Vermehrung in Acanthamoeba wurden die Viruspartikel gereinigt und mittels Transmissionselektronenmikroskopie und Genomsequenzierung analysiert.
2016 gaben Levasseur etal. die Isolierung einer weiteren Spezies in dieser Gattung, Alphapithovirus massiliense (ursprünglich Pithovirus massiliensis), bekannt.
Eigenschaften
Aufbau
TEM-Aufnahme eines Alphapithovirus-Virions. Das Bild zeigt die elektronendichte Viruswand, bestehend aus orientierten Fasern oder Mikrotubuli (Pfeile), sowie einer ausgeprägten Öffnung oder Pore (Ostiole, os), die sich am apikalen (vorderen) Ende des Virions befindet. Schemazeichnung eines Virions der Gattung Alphapithovirus (Querschnitt)
Die Virionen von Alphapithovirus sibericum sind bereits lichtmikroskopisch als eiförmige Partikel zu erkennen; sie haben eine Länge von etwa 1,5µm und eine Breite von etwa 500nm. Elektronenmikroskopisch lässt sich eine etwa 60 nm dicke Virushülle erkennen, die parallele, aufrechte Streifen aufweist. Die Öffnung an der Spitze der Virushülle wird durch eine etwa 160nm breite und 80nm dicke Struktur aus 15nm breiten Stäben verschlossen, die in der Aufsicht ein hexagonales Gittermuster aufweist und mit einer aufgerollten Membran im Inneren verbunden zu sein scheint. Im Inneren der Virushülle liegt ein membranumschlossenes Kompartiment, das keine inneren Strukturen aufweist, außer einer gelegentlich sichtbaren 50nm durchmessenden elektronendichten Kugel und einer schlauchförmigen Struktur entlang der Längsachse des Virus.
Alphapithovirus sibericum unterscheidet sich damit von den äußerlich ähnlichen Pandoraviren durch die korkenartige Struktur an der Hüllenspitze und das deutlich kleinere, AT-reichereGenom mit weniger Genen.
Genom
Das Genom besteht aus doppelsträngiger DNA (dsDNA), die als geschlossener Ring oder als lineares Molekül mit redundanten Enden vorliegen könnte. Die 610.033 Basenpaare weisen einen GC-Gehalt von 36% auf und kodieren für 467 Proteine.
Lebenszyklus
Der Lebenszyklus von Alphapithovirus sibericum ist aus Kulturen mit Acanthamoeba bekannt und beginnt mit der Phagocytose der Viruspartikel durch den Wirt. Nach dem Verlust der korkenartigen Struktur fusioniert die virale Membran mit der Vakuolenmembran des Wirts, so dass sich eine kanalartige Verbindung des viralen Kompartiments mit dem Wirtscytoplasma bildet. Vier bis sechs Stunden nach der Infektion wird eine klare Zone im Wirtscytoplasma sichtbar, in der sich zahlreiche Vesikel sammeln. Die Virushülle und das innere Kompartiment werden gemeinsam gebildet, wobei zuerst rechteckige, geschlossene Partikel, bereits mit der charakteristischen korkenartigen Struktur, entstehen, deren äußere Wand sich später verdickt und die dann ihre eiförmige Gestalt annehmen. Die gestreifte, äußerste Schicht wird am Ende und in einzelnen Stücken aufgebaut. Am Ende wird die Wirtszelle aufgelöst und hunderte von Viruspartikeln (Virionen) werden entlassen.
Etymologie
Der Namensteil Pitho- leitet sich ab von altgriechischπίθοςpíthos, deutsch ‚Vorratsgefäß‘ (siehe auch die – nicht ganz korrekte Übersetzung – Büchse der Pandora); im Namen der Ordnung Pimascovirales (veraltet: PMI-Gruppe oder MAPI-Superklade) steht das ‚P‘ für ‚Pitho-‘ (Pithoviridae), das ‚I‘ für ‚Irido-‘ (Iridoviridae), das ‚M‘ für ‚Marseille-‘ (Marseilleviridae) und ‚Asco‘ für Ascoviridae.
Systematik
Innere Systematik
Die TEM-Aufnahe zeigt ein längliches Virion von „Pithovirus mammoth“ (Länge 1800nm) mit einer einzelnen korkartigen Struktur an einem der beiden Enden („Spitze“, weißer Pfeil).
Die folgende Liste umfasst auch weitere Vorschläge für zugehörige Virenspezies (Stand 3. März 2025), ergänzt um einige Vorschläge (in Anführungszeichen):
Spezies „Pithovirus mammoth“ („Yana14“) (lt. NCBI nicht direkt zur Gattung)
Pithovirus mammoth Yana14
Vorschläge ohne Zuweisung einer Unterfamilie oder Gattung
Gattung „Solivirus sp.“ – nicht zu verwechseln mit der Bakteriophagen-Gattung „Solivirus“ (mit Spezies „Solivirus phiAC1“: Acinetobacter-Phage phiAC-1)
Aus Metagenomanalysen vom Schwarzen RaucherLokis Schloss (englischLoki’s castle) durch Disa Bäckström etal. (2019) stammen die Kladen so genannter „Pitho-artiger Loki's-Castle-dsDNA-Viren“ (englischLoki’s Castle Viruses, Pitho-like, LCV, LCPA oder LCDPA).
Äußere Systematik
TEM-Aufnahmen von Virionen einiger Kandidaten der Klade pithovirus-ähnlicher Viren. Von links nach rechts: Alphapithovirus massiliense, Cedratvirus A11 (Alphacedratvirus aljazairmassiliense), Alphaorpheovirus.
Inzwischen wurden weitere Viren gefunden, die offenbar ins Umfeld der Gattung Alphapithovirus bzw. der Familie Pithoviridae gehören; derartige Vorschläge sind in Anführungszeichen angegeben (Auswahl).
Vom ICTV bestätigt:
Gattung Alphacedratvirus (mit Cedratvirus A11) – per ICTV in eigene Familie Cedratviridae
Gattung Alphaorpheovirus (mit Orpheovirus IHUMI-LCC2) – per ICTV in eigene Familie Orpheoviridae
Spezies „Solivirus sp.“ – nicht zu verwechseln mit der Bakteriophagen-Gattung „Solivirus“ (mit Spezies „Solivirus phiAC1“: Acinetobacter-Phage phiAC-1), und
Für die (damals in einem weiten Sinn verstandene) Familie Pithoviridae und diese weiteren Funde in der (Ordnung Pimascovirales) schlugen Schulz etal. 2018 folgende Systematik vor – ergänzt nach Julien Andreani etal. (2018), Clara Rolland etal. (2019) und ICTV MSL#40v1 (3.–7. März 2025):
Hier steht jetzt nicht mehr „Solivirus sp.“, sondern „Solumvirus sp.“ basal, was zeigt, dass 2019 offenbar noch keine stabile Aussage getroffen werden konnte.
Ähnlich wie Mimivirus war „Misannotatedvirus“ alias „misidentified virus“ wegen seiner Größe zunächst für ein Bakterium (zu Rickettsiales) gehalten worden, woraus sich der aktuelle Namensvorschlag ableitet.
Einige Autoren schlugen vor, nicht nur die Cedrat-, sondern auch die Orpheoviren und Verwandte ebenfalls in eine große Familie Pithoviridae zu integrieren, d.h. sie interpretieren diese Familie im weiteren Sinn identisch mit Pithovirus-like viruses im obigen Kladogramm. Das ICTV hat dagegen 2024 die Familien sehr eng gefasst und jeweils eigene geschaffen.
Zur phylogenetischen Stellung siehe Disa Bäckström etal. (2019), Fig.3.
Literatur
Matthieu Legendre, Julia Bartoli, Lyubov Shmakova, Sandra Jeudy, Karine Labadie, Annie Adrait, Magali Lescot, Olivier Poirot, Lionel Bertaux, Christophe Bruley, Yohann Couté, Elizaveta Rivkina, Chantal Abergel, Jean-Michel Claveri:Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. In: PNAS. Band111, Nr.11, 2014, S.4274–4279, doi:10.1073/pnas.1320670111 (englisch, freier Volltext).
↑
Helena H. Vieira, Paul-Adrian Bulzu, Vojtěch Kasalický, Markus Haber, Petr Znachor, Kasia Piwosz, Rohit Ghai: Isolation of a widespread giant virus implicated in cryptophyte bloom collapse. In: The ISME Journal, Band 18, Nr.1, Januar 2024, S.wrae029; doi:10.1093/ismejo/wrae029, Epub 24. Februar 2024 (englisch).
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Clara Rolland, Julien Andreani, Amina Cherif Louazani, Sarah Aherfi, Rania Francis, Rodrigo Rodrigues, Ludmila Santos Silva, Dehia Sahmi, Said Mougari, Nisrine Chelkha, Meriem Bekliz, Lorena Silva, Felipe Assis, Fábio Dornas, Jacques Yaacoub Bou Khalil, Isabelle Pagnier, Christelle Desnues, Anthony Levasseur, Philippe Colson, Jônatas Abrahão, Bernard La Scola: Discovery and Further Studies on Giant Viruses at the IHU Mediterranee Infection That Modified the Perception of the Virosphere. In: Viruses, Band 11, Nr.4, März/April 2019, pii: E312, doi:10.3390/v11040312, PMID 30935049, PMC6520786(freier Volltext) (englisch). Siehe insbes. Fig.2a und b.
12Anthony Levasseur, Julien Andreani, Jeremy Delerce, Jacques Bou Khalil, Catherine Robert, Bernard La Scola, Didier Raoult:Comparison of a Modern and Fossil Pithovirus Reveals Its Genetic Conservation and Evolution. In: Genome Biology and Evolution. Band8, Nr.8, Juli 2016, ISSN1759-6653, S.2333–2339, doi:10.1093/gbe/evw153, PMID 27389688, PMC5010891(freier Volltext) – (englisch).
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Steven W. Wilhelm, Jordan T. Bird, Kyle S. Bonifer, Benjamin C. Calfee, Tian Chen, Samantha R. Coy, P. Jackson Gainer, Eric R. Gann, Huston T. Heatherly, Jasper Lee, Xiaolong Liang, Jiang Liu, April C. Armes, Mohammad Moniruzzaman, J. Hunter Rice, Joshua M. A. Stough, Robert N. Tams, Evan P. Williams, Gary R. LeCleir: A Student’s Guide to Giant Viruses Infecting Small Eukaryotes: From Acanthamoeba to Zooxanthellae. In: Viruses, Band 9, Nr.3; doi:10.3390/v9030046 (englisch).
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Julien Guglielmini, Anthony C. Woo, Mart Krupovic, Patrick Forterre, Morgan Gaia: Diversification of giant and large eukaryotic dsDNnA viruses predated the origin of modern eukaryotes. In: PNAS, Band 116, Nr.39, 10./24. September 2019, S.19585–19592, doi:10.1073/pnas.1912006116, PMID 31506349 (englisch). Siehe insbes. Fig.2.
123456Julien Andreani, Jacques Y.B. Khalil, Emeline Baptiste, Issam Hasni, Caroline Michelle, Didier Raoult, Anthony Levasseur, Bernard La Scola:Orpheovirus IHUMI-LCC2: A New Virus among the Giant Viruses. In: Frontiers in Microbiology. Band8, 22.Januar 2018, ISSN1664-302X, doi:10.3389/fmicb.2017.02643 (englisch).
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Disa Bäckström, Natalya Yutin, Steffen L. Jørgensen, Jennah Dharamshi, Felix Homa, Katarzyna Zaremba-Niedwiedzka, Anja Spang, Yuri I. Wolf, Eugene V. Koonin, Thijs J.G. Ettema: Virus Genomes from Deep Sea Sediments Expand the Ocean Megavirome and Support Independent Origins of Viral Gigantism. In: mBio, Band 10, Nr.2, 5. März 2019; doi:10.1128/mBio.02497-18, PMID 30837339 (englisch).
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Frederik Schulz, Lauren Alteio, Danielle Goudeau, Elizabeth M. Ryan, Feiqiao B. Yu, Rex R. Malmstrom, Jeffrey Blanchard, Tanja Woyke: Hidden diversity of soil giant viruses. In: Nature Communications, Band 9, 19. November 2018, Nr.4881; doi:10.1038/s41467-018-07335-2 (englisch). Dazu:
↑Julien Andreani, Sarah Aherfi, Jacques Yaacoub Bou Khalil, Fabrizio Di Pinto, Idir Bitam, Didier Raoult, Philippe Colson, Bernard La Scola:Cedratvirus, a Double-Cork Structured Giant Virus, is a Distant Relative of Pithoviruses. In: Viruses / Molecular Diversity Preservation International. Band8, Nr.11, November 2016, ISSN1999-4915, S.300, doi:10.3390/v8110300, PMID 27827884, PMC5127014(freier Volltext) – (englisch).