发现前沿| 如同“吸血鬼”般咬住“助手”病毒，一种新型的噬菌体感染宿主模式

文章导读

Article guide

病毒是一种微小的生物，它们只有在寄主细胞内才能复制自己的基因组。

病毒种类有很多，它们可以感染动物、植物、真菌、原生生物、甚至其他病毒。

“吸血鬼病毒（MiniFlayer）”是一种能感染细菌的噬菌体病毒，其与其它病毒间存在一种特殊的感染宿主方式，由美国马里兰州大学巴尔的摩分校的生物学家德卡瓦略（Tagide deCarvalho）团队于2023年11月首次发现，并在《The ISME Journal》上发布了名为《Simultaneous entry as an adaptation to virulence in a novel satellite-helper system infecting Streptomyces species》的论文。

“吸血鬼病毒”的发现，展示了生命的多样性和复杂性，也为研究病毒的起源和演化，以及病毒细菌间的相互作用提供了新视角。

“吸血鬼病毒”的发现过程

"MiniFlayer" discovery process

德卡瓦略团队研究土传病毒时，意外地发现了“吸血鬼病毒”。

注：土传病毒是一种土壤中的病毒，它可通过土传真菌或线虫等中间寄主感染植物，导致植物生长和产量受到影响。土传病毒种类有很多，如小麦土传病毒、马铃薯帚顶病毒、烟草脆裂病毒等。

首先，他们发现样本噬菌体（MindFlayer）的基因组包含了一些不常见的基因，例如编码蛋白质折叠和修复的基因。

他们怀疑这些基因是由另一种病毒（即卫星病毒）插入到MindFlayer中的。

随后，为了验证这一假设，他们使用电子显微镜对观察样本，发现了一个惊人的现象：有一种小型卫星病毒（即MiniFlayer）附着在MindFlayer的颈部。

而且这种卫星病毒缺乏让它能整合到宿主DNA的基因，这意味着它必须依赖于“助手病毒”才能进入宿主细胞。

因其感染方式类似于电影中的吸血鬼，他们将这种病毒命名为“吸血鬼病毒”。

图1、“吸血鬼病毒”的示意图

“吸血鬼病毒”特点

"MiniFlayer" characteristics

基因组非常小，只有约400个核苷酸，一般病毒基因组有几千到几万个核苷酸；

基因组只编码了一种蛋白质，就是它们的外壳蛋白；

没有尾部也没有注射器，不能独自穿透宿主细胞壁，需其它病毒辅助才能进入宿主；

没有复制酶，不能自己复制基因，而需要借用其他病毒的复制酶。

“吸血鬼病毒”和其他病毒间的关系被称为“卫星”和“助手”，“卫星病毒”的整个生命周期都依赖于“助手病毒”，“卫星病毒”不能自己感染细菌，而要等待“助手病毒”先感染细菌，然后才能利用“助手病毒”来复制自己。

图2、电镜照片 (A) MulchRoom、(B) MindFlayer、(C) MiniFlayer、(D) MiniFlayer吸附在MindFlayer颈部、(E) MindFlayer颈部蛋白显示残留的MiniFlayer尾纤维；(F) MindFlayer/MiniFlayer吸附在S. scabiei上

“卫星病毒”和“助手病毒”

的相互作用

“MiniFlayer” and “MindFlayer” interact

“吸血鬼”会咬住“助手”的颈部，即病毒外壳与尾部连接的地方，从而抑制“助手”病毒的释放；

“助手”的颈部只能同时被一个“吸血鬼”咬住，每个“吸血鬼”也只能同时选择咬住一个“助手”；

每只“吸血鬼”只能咬住“助手”一段时间，过后会松开给另一个“吸血鬼”让出位置；

“助手”受到“吸血鬼”的感染后，会影响其自身病毒复制和致病性；

“吸血鬼”和“助手”的关系是一种独特的病毒间的相互作用，可能是一种协同或竞争关系。

研究意义

Research significance

“吸血鬼病毒”的发现展示了一种前所未见的噬菌体病毒，其生存和感染方式都显得与众不同。

研究不仅增加了人类对噬菌体的认识，也为探索病毒的起源、演化及病毒细菌间相互作用提供了新的思路。

同时，研究还可能为抗病毒疗法的研发提供新的途径，因为它们可以影响土传病毒的复制和致病性，或者可以作为载体将特定基因导入细菌。

图3、“吸血鬼病毒”照片

参考文献

Reference

1、deCarvalho, T., Mascolo, E., Caruso, S.M. et al. Simultaneous entry as an adaptation to virulence in a novel satellite-helper system infecting Streptomyces species. The ISME Journal (2023).

2、Vampire viruses prey on other viruses to replicate themselves—and may hold the key to new antiviral therapies

3、Observation of a virus attaching to another virus

4、 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1782142128642985643&wfr=spider&for=pc&fromModule=lemma_middle-info