Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1190410.32607/actanaturae.11904ReviewsОбзорыReview ArticleThe Unique Genome of the Virus and Alternative Strategies for its RealizationУникальный геном вируса и альтернативные стратегии его реализацииhttps://orcid.org/0000-0002-3192-8405ZhirnovOleg P.ЖирновОлег Петрович
Russian Federation
zhirnov@inbox.ruThe N.F. Gamaleya Research Center of epidemiology and microbiology, The D.I. Ivanovsky Institute of VirologyНаучно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Минздрава России, Институт вирусологии имени Д.И. ИвановскогоThe Russian-German Academy of medico-social and biotechnological sciences, The Innovation Center of SkolkovoРусско-немецкая академия медико-социальных и биотехнологических наук, Инновационный центр Сколково0308202315214193112202211052023Copyright ©; 2023, Zhirnov O.P.Copyright ©; 2023, Жирнов О.П.2023Zhirnov O.P.Жирнов О.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11904

The genome of some RNA-containing viruses comprises ambipolar genes that are arranged in stacks (one above the other) encoding proteins in opposite directions. Ambipolar genes provide a new approach for developing viral diversity when virions possessing an identical genome may differ in its expression scheme (strategy) and have distinct types of progeny virions varying in the genomic RNA polarity and the composition of proteins expressed by positive- or negative-sense genes, the so-called ambipolar virions. So far, this pathway of viral genome expression remains hypothetical and hidden from us, like the dark side of the Moon, and deserves a detailed study.

В геноме ряда РНК-содержащих вирусов обнаружены амбиполярные гены, локализованные в вирусном геноме по принципу «стекинга» (один над другим) и кодирующие белки в противоположных направлениях. Присутствие амбиполярных генов открывает новый путь формирования вирусного разнообразия, когда вирионы, имеющие идентичный геном, могут отличаться схемой реализации (стратегией) генома и иметь различные типы дочерних вирионов, отличающихся по полярности геномной РНК и составу белков, экспрессированных положительно- или негативно-полярными генами, так называемые амбиполярные вирионы. Пока такой путь реализации вирусного генома остается гипотетическим и скрытым от нас подобно «темной стороне луны» и заслуживает пристального изучения.

virus diversitygenome strategyambisense genesvirus classificationразнообразие вирусовстратегия геномаамбисенс-геныклассификация вирусовIvanovsky D.I. // Agriculture and Forestry. 1892. № 2. P. 108–121.Ивановский Д.И. // Сельское хозяйство и лесоводство. 1892. № 2. C. 108–121.Ivanowsky D. Concerning the mosaic disease of the tobacco plant. 1892. In: Johnson J, editor. Phytopathological classics № 7. St. Paul, MN: American Phytopathological Society; 1942. p. 27−30.Ivanowsky D. Concerning the mosaic disease of the tobacco plant. 1892. (English Translation. J. Johnson. in: Phytopathological Classics. 1942. № 7. P. 27–30. American Phytopathological Society, St. Paul, MN).Zhirnov O.P., Georgiev G.P. // Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017. V. 72. № 1. P. 84–86.Жирнов О.П., Георгиев Г.П. // Вестник РАМН. 2017. Т. 72. № 1. С. 84–86.Lvov D.K., Alkhovsky S.V., Zhirnov O.P. // Probl. Virol. 2022. V. 67. № 5. P. 357–384. doi: 10.36233/0507-4088-140.Lvov D.K., Alkhovsky S.V., Zhirnov O.P. // Probl. Virol. 2022. V. 67. № 5. P. 357–384. doi: 10.36233/0507-4088-140Walker P.J., Siddell S.G., Lefkowitz E.J., Mushegian A.R., Adriaenssens E.M., Alfenas-Zerbini P., Dempsey D.M., Dutilh B.E., García M.L., Curtis Hendrickson R., et al. // Arch. Virol. 2022. V. 167. № 11. P. 2429–2440. doi: 10.1007/s00705-022-05516-5.Baltimore D. // Bacteriol. Rev. 1971. V. 35. № 3. P. 235–241. doi: 10.1128/br.35.3.235-241.1971.Koonin E.V., Krupovic M., Agol V.I. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2021. V. 85(3). P. e0005321. doi: 10.1128/MMBR.00053-21.Koonin E.V., Krupovic M., Agol V.I. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2021. V. 85. № 3. P. e0005321. doi: 10.1128/MMBR.00053-21.Agol V.I. // Biosystems. 1974. V. 6. № 2. P. 113–132. doi: 10.1016/0303-2647(74)90003-3.Zhirnov O.P., Poyarkov S.V., Vorob’eva I.V., Safonova O.A., Malyshev N.A., Klenk H.D. // Dokl. Biochem. Biophys. 2007. V. 414. P. 127–133. doi: 10.1134/s1607672907030106.Zhirnov O.P., Poyarkov S.V., Vorob’eva I.V., Safonova O.A., Malyshev N.A., Klenk H.D. // Dokl. Biochem. Biophys. 2007. V. 414. P. 127–133.Gong Y.N., Chen G.W., Chen C.J., Kuo R.L., Shih S.R. // PLoS One. 2014. V. 9. № 12. Р. e115016. doi: 10.1371/journal.pone.011501625506939.Gong Y.N., Chen G.W., Chen C.J., Kuo R.L., Shih S.R. // PLoS One. 2014. V. 9. № 12. Р. e115016. https://doi.org/10.1371/journal.pone.011501625506939.Clifford M., Twigg J., Upton C. // Virol. J. 2009. V. 6. P. 198. doi: 10.1186/1743-422X-6-198.Yang C.W., Chen M.F. // PLoS One. 2016. V. 11. № 1. P. e0146936. doi: 10.1371/journal.pone.0146936.Yang C.W., Chen M.F. // PLoS One. 2016. V. 11. № 1. P. e0146936. doi: 10.1371/journal.pone. 0146936.Sabath N., Morris J.S., Graur D. // J. Mol. Evol. 2011. V. 73. № 5–6. P. 305–315. doi: 10.1007/s00239-011-9477-9.Sabath N., Morris J.S., Graur D. // J. Mol. Evol. 2011. V. 73. № 5-6. P. 305–315. doi: 10.1007/s00239-011-9477-9.Zhirnov O.P. // Biochemistry (Moscow). 2020. V. 85. № 3. P. 387–392. doi: 10.1134/ S000629792003014132564743.Zhirnov O.P. // Biochemistry (Moscow). 2020. V. 85. № 3. P. 387–392. https://doi.org/10.1134/ S000629792003014132564743Zhirnov O.P., Poyarkov S.V. Unknown negative genes in the positive RNA genomes of coronaviruses. Authorea 2020. doi: 10.22541/au.160614900.06870227/v2.Zhirnov O.P., Poyarkov S.V. Unknown negative genes in the positive RNA genomes of coronaviruses. Authorea 2020. doi:10.22541/au.160614900.06870227/v2.Zhirnov O.P., Poyarkov S.V. // Dokl. Biochem. Biophys. 2021. V. 496. № 1. P. 27–31. doi: 10.1134/S1607672921010130.Zhirnov O. // World J. Virol. 2021. V. 10. № 5. P. 256–263. doi: 10.5501/wjv.v10.i5.256.Bartas M., Volná A., Beaudoin C.A., Poulsen E.T., Červeň J., Brázda V., Špunda V., Blundell T.L., Pečinka P. // Brief Bioinform. 2022. V. 23. № 3. P. bbac045. doi: 10.1093/bib/bbac045.Zhirnov O.P., Klenk H.D. // Vopr. Virusol. (Rus.) 2010. V. 55. № 2. P. 4–8.Zhirnov O.P., Akulich K.A., Lipatova A.V., Usachev E.V. // Dokl. Biochem. Biophys. 2017. V. 473. № 1. Р. 122–127. doi: 10.1134/ S160767291702009028510127.Zhirnov O.P., Akulich K.A., Lipatova A.V., Usachev E.V. // Dokl. Biochem. Biophys. 2017. V. 473. № 1. Р. 122–127. https://doi.org/10.1134/ S160767291702009028510127Kearse M.G., Wilusz J.E. // Genes Dev. 2017. V. 31. P. 1717–1731. doi: 10.1101/gad.305250.117.Kearse M.G., Wilusz J.E. // Genes Dev. 2017. V. 31. P. 1717–1731 doi:10.1101/gad.305250.117.Acevedo J.M., Hoermann B., Schlimbach T., Teleman A.A. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 4018. doi: 10.1038/s41598-018-22330-9.Acevedo J.M., Hoermann B., Schlimbach T., Teleman A.A. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 4018. doi:10.1038/s41598-018-22330-9.Kolekar P., Pataskar A., Kulkarni-Kale U., Pal J., Kulkarni A. // Sci. Rep. 2016. № 6. Р. 27436. doi: 10.1038/srep27436.Kolekar P., Pataskar A., Kulkarni-Kale U., Pal J., Kulkarni A. // Sci. Rep. 2016. № 6. Р. 27436. doi:10.1038/srep27436.Zhong W., Reche P.A., Lai C.C., Reinhold B., Reinherz E.L. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 45135-45144. doi: 10.1074/jbc.M307417200.Zhong W., Reche P.A., Lai C.C., Reinhold B., Reinherz E.L. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 45135-45144. doi:10.1074/jbc.M307417200.Hickman H.D., Mays J.W., Gibbs J., Kosik I., Magadán J.G., Takeda K., Das S., Reynoso G.V., Ngudiankama B.F., Wei J. // J. Immunol. 2018. V. 201. P. 2187. doi: 10.4049/jimmunol.1801100.Hickman H.D., Mays J.W., Gibbs J., Kosik I., Magadán J.G., Takeda K., Das S., Reynoso G.V., Ngudiankama B.F., Wei J. // J. Immunol. 2018. V. 201. P. 2187. doi:10.4049/jimmunol.1801100.Zhirnov O.P., Konakova T.E., Anhlan D., Ludwig S., Isaeva E.I. // MIR J. 2019. № 6. Р. 28–36. doi: 10.18527/2500-2236-2019-6-1-28-36.Zhirnov O.P., Konakova T.E., Anhlan D., Ludwig S., Isaeva E.I. // MIR J. 2019. № 6. Р. 28–36. doi:10.18527/2500-2236-2019-6-1-28-36.Krupovic M., Blomberg J., Coffin J.M., Dasgupta I., Fan H., Geering A.D., Gifford R., Harrach B., Hull R., Johnson W., et al. // J. Virol. 2018. № 92. Р. e00515-18. doi: 10.1128/JVI.00515-18.Krupovic M., Blomberg J., Coffin J.M., Dasgupta I., Fan H., Geering A.D., Gifford R., Harrach B., Hull R., Johnson W., et al. // J. Virol. 2018. № 92. Р. e00515-18. 10.1128/JVI.00515-18Avlund M., Dodd I.B., Semsey S., Sneppen K., Krishna S. // J. Virol. 2009. V. 83. № 22. P. 11416–11420. doi: 10.1128/JVI.01057-09.Avlund M., Dodd I.B., Semsey S., Sneppen K., Krishna S. // J. Virol. 2009. V. 83. № 22. P. 11416–11420. doi: 10.1128/JVI.01057-09. Erratum in: J. Virol. 2012. V. 86. № 5. P. 2898.Maslov S., Sneppen K. // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 10523. doi: 10.1038/srep10523.Nguyen M., Haenni A.L. // Virus Res. 2003. V. 93. P. 141–150. doi: 10.1016/s0168-1702(03)00094-7.Nguyen M., Haenni A.L. // Virus Res. 2003. V. 93. P. 141–150. doi:10.1016/s0168-1702(03)00094-7.Grande-Pérez A., Martin V., Moreno H., de la Torre J.C. // Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2016. V. 392. P. 231–276. doi: 10.1007/82_2015_468.Grande-Pérez A., Martin V., Moreno H., de la Torre J.C. // Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2016. V. 392. P. 231–276. https://doi.org/10.1007/82_2015_468.