Origins, structure, and impact of viruses on the evolution of cellular life Pavel Plevka 13.9. 2021 What is a virus? Origins of viruses Virus structures and infection processes Extra Virion Infected cell Helical Irregular Icosahedral Complex Virion Infected cell Cellular organisms dsDNA ssRNA Protein Viruses DNA RNA Protein What is a virus? Origins of viruses Virus structures and infection processes Extra Last Universal Common Ancestor (LUCA) Investigating the Concept and Origin of Viruses, Nasir et al., Trends in Microbiology, 2020 Origin of viruses: primordial replicators recruiting capsids from hosts, Krupovic et al., Nature Reviews Microbiology, 2019. Origin of viruses: primordial replicators recruiting capsids from hosts, Krupovic et al., Nature Reviews Microbiology, 2019. Origin of viruses: primordial replicators recruiting capsids from hosts, Krupovic et al., Nature Reviews Microbiology, 2019. What is a virus? Origins of viruses Virus structures and infection processes Extra 1. Virus purification 2. Grid preparation 3. cryo-EM 4. Reconstruction Slow bee paralysis virus Wintersforf et al. Front. Microbiol. 2016 Mechanisms of horizontal gene transfer Wintersforf et al. Front. Microbiol. 2016 Mechanisms of horizontal gene transfer Rhodobacter capsulatus gene transfer agent Function of gene transfer agents 99% 1% Virus replication factory Enterovirus replication cycle e--transparent cos7 cells Ishemgulova et al. e--transparent cos7 cells Endosomes in control cells 100nm 100nm Endosomes in infected cells 100nm 100nm Endosome disruption in infected cells 200 nm Ishemgulova et al. 200 nm 10% of endosomes in control cells are pinched Endosome disruption in infected cells Ishemgulova et al. 200 nm Genome release intermediates of echovirus 18 Buchta et al. Nat Comm. 2019 Buchta et al. Nat Comm. 2019 Open particles of echovirus 18 170 Å 130 2 5 3 da b c e f Buchta et al. Nat Comm. 2019 Re-arrangements of enterovirus 18 genome in acidic pH Virions at neutral pH Activated particles in acidic pH Buchta et al. Nat Comm. 2019 Simulated by: Vácha and Sukeník Acknowledgments: Robert Vácha, Lukáš Sukeník, CEITEC Masaryk University, Czech Republic Antonín Přidal, Mendel University, Czech Republic Robert Paxton, MLU Halle-Wittenberg, Germany Joachim de Miranda, Swedish University of Agricultural Sciences, Sweden Jiří Nováček, CEITEC Masaryk University, Czech Republic Roman Pantůček, Martin Benešík, Masaryk University, Czech Republic What is a virus? Origins of viruses Virus structures and infection processes Extra Jsem na vysoké škole! Co je důležité? Přednášky × bakalářská a magisterská práce • Přednášky jsou teoretický základ, ale praktické dovednosti získáte při řešení skutečných problémů. • V bakalářské / magisterské práci se poprvé setkáte s otázkami bez známého řešení. Dobrý školitel je základ pro Vaši kariéru Téma práce a školitel jsou nedělitelný celek. Téma bakalářské práce definuje Vaši studijní specializaci a tak určí Vaše pracovní uplatnění. • Přemýšlet a do výběru investovat čas. • Internet a www stránky MU. • Zeptejte se rozumných kolegů a vyučujících. Jak si vybrat školitele a téma bakalářské a diplomové práce Správný výběr školitele vyžaduje informace Začít pracovat na BC práci od 1. semestru znamená méně stresu, kvalitnější výsledky a více zkušeností. • akademické tituly • líbí se mi (jak přednáší) • měl jsem ho/ji na přednášku • pracuje u něj kamarád Podle čeho NEvybírat Žádoucí znaky školitele • získává individuální financování výzkumu od GAČR, TAČR a EU – Přečíst CV • publikuje jako korespondující autor v zahraničních časopisech – Přečíst CV • studenti a post-doci jsou na prvních místech publikací svého školitele • studoval nebo pracoval v zahraničí • alespoň 3 osobní rozhovory s možnými školiteli • školitelé budou rádi pokud si s nimi přijdete nezávazně promluvit o možnostech práce • poznejte členy laboratoře (studenti, technici, post-doci) • stáž nebo krátký projekt (2 měsíce) Plán Acknowledgments: Jiří Nováček, CEITEC Masaryk University, Czech Republic Roman Pantůček, Masaryk University, Czech Republic Structure and DNA delivery mechanism of gene transfer agent Pavol Bárdy1, Tibor Füzik2, Dominik Hrebik2, Roman Pantůček1, Pavel Plevka2 1 – Faculty of Science, Masaryk University, Kamenice 5, 625 00, Brno, Czech Republic 2 – Central European Institute of Technology, Masaryk University, Kamenice 5, 625 00, Brno, Czech Republic Structure and genome ejection of S.aureus phage P68 Pavel Plevka CEITEC, Masaryk University Phage P68 73 Journal of Theoretical Biology Volume 434, 7 December 2017, Pages 68-74, Life before LUCA☆ AthelCornish-BowdenMaría LuzCárdenas Reugeria (McDaniel 2010), Rhodovolum (Nagao 2015), Dinoroseobacter (Tomasch 2018) dsDNA dsDNA ssRNA Protein dsDNA dsDNA ssRNA Protein The origin and evolution of viruses inferred from fold family structure •Fizza Mughal, •Arshan Nasir & •Gustavo Caetano-Anollés Archives of Virology volume 165, pages 2177–2191 (2020)