Een uniek kenmerk van eukaryote cellen, dat hen onderscheidt van bacteriën, is de aanwezigheid van een membraan-gebonden kern die het chromosomale DNA bevat (afgebeeld; image credit). Verrassend genoeg is een kern-achtige structuur die zich vormt tijdens virale infectie van bacteriën, de plaats van virale DNA replicatie (link naar paper).
Tijdens infectie van Pseudomonas bacteriën met de faag 2O1phi2-1, vormt zich een apart compartiment waarin virale DNA replicatie plaats vindt. Een faagproteïne, gp105, vormt de buitenste laag van dit compartiment, dat zich aanvankelijk aan één kant van de cel vormt, en vervolgens naar het centrum migreert. De migratie van het compartiment vindt plaats op een spindel die bestaat uit het tubuline-achtige eiwit PhuZ.
Naast viraal DNA komen bepaalde eiwitten dit compartiment binnen, waaronder virale eiwitten die betrokken zijn bij de DNA- en mRNA-synthese, en ten minste één gastheerceleiwit. Andere eiwitten, zoals die welke betrokken zijn bij de translatie en de synthese van nucleotiden, worden uitgesloten. Deze compartimentering lijkt sterk op die van de kern van eukaryote cellen.
De verpakking van het virale DNA vindt plaats aan het oppervlak van de virale kern. Lege faagcapsiden vormen zich aan het bacteriële cytoplasmamembraan en migreren vervolgens naar het compartiment, waar zij zich stevig aan het oppervlak hechten. Door een onbekend mechanisme verplaatst het DNA zich van het compartiment naar de capside. Vervolgens worden de capsiden losgemaakt van het oppervlak om verder te rijpen in het cytoplasma. De voltooide fagen komen vrij uit de cel bij bacteriële lysis.
Deze fascinerende observaties roepen een aantal onbeantwoorde vragen op. Leidt infectie met andere fagen tot assemblage van een virale kern? Hoe bewegen moleculen selectief in en uit de structuur?
De meest interessante vraag heeft misschien betrekking op de oorsprong van virussen en cellen. Volgens één hypothese zouden zelfreplicerende, virusachtige nucleïnezuren het eerst op aarde zijn verschenen, gevolgd door cellen zonder kern. Was de kern een virale uitvinding?