Uncovering key players for regulation of phytoplankton function and structure: lessons to be learned from algal virus-haptophyte coexistence

1. Som beskrevet tidligere har gjennomført omfattende infeksjonseksperimenter (både akutte og persistente systemer) hvor vi beskriver infeksjonsmønsteret (forskjellige karaktertrekk) til de ulike virus-vert systemene som beskrevet tidligere. Manuskriptet som beskriver disse forløpene, er nærmest ferdigstilt og vil bli sendt inn til et internasjonalt tidsskrift med høy annerkjennelse innen kort tid. 2. Under infeksjonseksperimentene som er beskrevet tidligere ble det tatt prøver for transkriptomikk-analyser, som gir innblikk i gen-reguleringsmønsteret til de ulike systemene, både under selve infeskjonsforløpet, men også i utvikling av resistensmekanismer. Vi er ferdig med analyser på virusets forløp i infeksjonen, men har valgt å vente med vertens respons når alle vertsgenomene er ferdig annotert (se punkt 5). 3. Som beskrevet tidligere er tiden det tar før viruset mister sin evne til å infisere vertscellen når det blir eksponert for ulike miljø-faktorer et viktig karaktertrekk. Som beskrevet tidligere har vi gjennomført målinger i havet hvor vi kan bestemme tiden det tar før virusene blir nedbrutt og mister evnen til å infisere nye vertsceller. I tillegg har vi laget en simuleringer for å se om vi kan finne en forklaring på om det er forskjellige prosesser som styrer nedbryting av viruspartikler og tap av ineffektivitet. Vi er ferdig med analysene av disse dataene og er i gang med å ferdigskrive arbeidet. 4. Ved å benytte nye høyoppløselig mikroskop teknikker kombinert med proteomikk har vi undersøkt forskjeller i struktur og infeksjonsforløp til de forskjellige virussystemene. Dette arbeidet er et samarbeid med Carmen San Martin (Centro Nacional de Biotecnología Madrid, Spania). Post doc på VirVar har jobbet (gjestestipend-VirVar) ved dette instituttet for å løse strukturen til det mest komplekse viruset (PkV RF01) vi har i vår samling. Arbeidet nærmer seg slutten og vi har oppdaget strukturer som er ulik alle andre strukturer hos beskrevne virus. Basert på disse resultatene er vi nå i stand til å fremlegge en hypotese på hvordan dette viruset kan infisere vertscellen sin ved hjelp av en indre sylinderaktig struktur som skytes ut og transporterer virusets DNA inn i vertscellen. En stipendiat ved CNB-CSIC jobber videre med å løse strukturen til PkV RF02. Dette skal være endel av hennes PhD arbeid. 5. Gjennom JGI prosjektet (Joint Genome Institute project nr DS 505156) har vi, som tidligere nevnt, ferdigstilt sekvensering av Haptolina ericina, som er vert til to av virusene våre. Annotering (predikering av funksjon til de enkelte genene) av dette genomet er også ferdigstilt i samarbeid med UiO. De to andre algene (to stammer av Prymnesium kappa) er blitt sekvensert og vi vil jobbe videre med annotering av disse genomene sammen med UiO. 6. Beskrivelse av genomene til PkV RF02 og HeVRF02 har vist at disse to virusene har spilt en viktig rolle i evolusjon av proteiner involvert i pakking av DNA i cellekjernen hos en fjernt beslektet algegruppe nemlig Dinoflaggelater. Analysene av disse to virusgenomene er ferdigstilt og vi er godt i gang med å skrive på dette manuskriptet.

VirVar seeks to discover basic mechanisms of virus-host interaction that contribute to a general understanding of how viruses affect the biodiversity of their host population in the marine microbial foodweb. The microbial food web is the link between ocean biogeochemistry and the marine food-web, thus knowledge about how processes are regulated in the microbial part of the food-web is essential for the understanding of how energy and matter is transferred to higher trophic levels. VirVar will focus on unique viral-host isolate pairs as model systems using keystone phytoplankton hosts (haptophytes) of great importance for world’s oceans, including Arctic oceans. We will gain fundamental knowledge by using virus-host model systems that are at different evolutionary stages (recent/acute to established/persistent) to gain a basic understanding of success factors (fitness traits-trade-offs) and their effect on variation and change in the structure and function of marine phytoplankton communities. Our model systems will allow us to elucidate evolutionary and ecologically important factors that have resulted in different strategies for a successful co-existence from strain to natural community level. This information is crucial in the understanding of viral ecology in a changing ocean, including the Arctic environment.