巴西惊现神秘未知病毒，90% 基因序列未知！

原创 Άτλας 丁香学术 2020-02-29

病毒是一种个体微小，结构简单，只含一种核酸（DNA 或 RNA），在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞生命形态。

病毒进入宿主细胞后，利用细胞中的物质和能量完成复制、转录和翻译等生命活动，按照病毒核酸所包含的遗传信息产生新一代病毒。

病毒学家们一致认为人类已发现的病毒只是地球上全部病毒的冰山一角。

1 月 28 日，法国艾克斯-马赛大学 Bernard La Scola 教授和巴西米纳斯联邦大学 Jônatas S. Abrahão 教授团队在预印本 bioRxiv 上发表了题为《A mysterious 80 nm amoeba virus with a near-complete 「ORFan genome」 challenges the classification of DNA viruses》的研究论文。

图源：bioRxiv 官网

研究团队从位于巴西的一个人造湖泊中收集的浑水样本中分离并鉴定出一种新型感染阿米巴原虫的巨型病毒，并将其命名为 Yaravirus brasiliensis（雅拉病毒），取自巴西神话中的水神雅拉。

雅拉病毒的进攻

雅拉病毒为二十面体，直径约为 80 nm，冷冻电镜表明雅拉病毒具有两层衣壳。

上：雅拉病毒颗粒负染色

下：附着在阿米巴原虫质膜表面和内吞到囊泡中的雅拉病毒

图源：bioRxiv 官网

雅拉病毒感染阿米巴原虫初期，附着在阿米巴原虫的质膜表面，随后通过宿主的内吞作用将雅拉病毒颗粒包裹至囊泡中。

雅拉病毒招募大量宿主线粒体

图源：bioRxiv 官网

雅拉病毒感染后期，病毒颗粒占据细胞核所在区域，招募大量线粒体，为病毒自我复制提供大量能量。

雅拉病毒复制的新月形结构

图源：bioRxiv 官网

万事俱备，雅拉病毒在感染的阿米巴原虫体内开始了肆无忌惮的复制和组装。病毒首先复制新月形的结构，再依次添加蛋白质和病毒颗粒的两层膜成分，最终形成成熟的二十面体结构。

雅拉病毒的复制周期

图源：bioRxiv 官网

雅拉病毒的高明之处在于阿米巴原虫被感染的第一个 24 小时内，随着雅拉病毒基因组的增加，阿米巴原虫数量也逐渐增加，这一行为有利于雅拉病毒提高自身复制的效率。

随后，雅拉病毒通过胞吐作用和阿米巴原虫细胞裂解方式释放子代病毒颗粒，完成整个复制周期（约 72 小时）。

探秘雅拉病毒基因组和蛋白质组

雅拉病毒的开放阅读框

图源：bioRxiv 官网

二代测序表明，雅拉病毒基因组是由 44.9kb（44924bp）构成的双链 DNA 分子，包含 74 个基因。

图源：bioRxiv 官网

尽管雅拉病毒基因组长度小于其他巨型病毒，其仍可编码位于 29 号和 30 号基因间区的 6 个转运 RNA（tRNA）。

雅拉病毒基因组 GC 含量 57.9%，高于迄今为止发现的感染阿米巴原虫的病毒。此外，未发现任何在核质巨 DNA 病毒^{注 1} 中常见的碱基富集形成的模体（如启动子）。

注 1：核质巨 DNA 病毒（nucleocytoplasmic large DNA viruses，NCLDV），是一类大真核 DNA 病毒。这类病毒有共同的 DNA 功能基因组和独特的病毒粒子结构。目前，有 47 个 NCLDV 的核心基因已被鉴定，包括四个参与 DNA 复制和修复的关键蛋白。

通过基因组注释分析，雅拉病毒基因与已知生物的基因序列均不匹配，仅发现与 Pfam-A 数据库^{注 2} 中的 2 个蛋白质同源性较高，与 nr 数据库中的 6 种蛋白质具有较远的同源关系。

注 2：Pfam 数据库是一系列蛋白质家族的集合，其中每一个蛋白家族都以多序列比对和隐马尔科夫模型的形式来表示

蛋白质组学表明雅拉病毒颗粒中共有 26 种蛋白，Phyre2 和 Swiss-model 预测分析其中仅有 4 个序列（11 号、12 号、41 号和 46 号基因）与已知蛋白结构特征相似。

图源：bioRxiv 官网

此外，雅拉病毒蛋白质组中约 90% 由孤儿基因编码，即使在放宽检索标准（BLASTp,e-value < 10 ^{- 3}）后，仍未能发现存在已知阿米巴病毒的相似蛋白结构。

因此，作者称雅拉病毒是一种未知起源的潘多拉病毒（pandora virus）。

雅拉病毒基因比对

图源：bioRxiv 官网

结语

Bernard La Scola 和 Jônatas S. Abrahão 研究团队通过基因组和蛋白质组比对，发现了一种未知起源的感染阿米巴原虫的巨型病毒 - 雅拉病毒。这一未知神秘的病毒的发现，引起了 Science 杂志的关注。

图源：Science 官网

全球变暖导致北极冰盖逐年缩小，万年冻土解冻，沉睡在冻土里的远古病毒或许会再度降临，为了口舌之欲，捕食野生动物，却也打开了病毒的潘多拉魔盒。

图源：eLife 官网

美国国立癌症研究所 Christopher B Buck 教授团队从人类和其他动物数十种组织样本中分离的病毒颗粒中，总共发现了大约 2500 种环形 DNA 病毒，其中 600 种属于新发现的环形 DNA 病毒。目前尚不清楚这些环形病毒会对人类健康产生何种影响。

图源：Science 官网

正如 Science 评论中所说，对于未知的新病毒：「Every day that goes by we know more and every day that goes by we can do better modeling. Unfortunately, this beast is moving very fast.」

我们人类，应当对自然深怀敬畏。