Cell：挑战常规！感染变形虫的巨病毒也能将它们的DNA组装成类似核小体的结构

2021年7月30日讯/生物谷BIOON/---对于一些巨病毒（giant virus）来说，一种DNA包装技巧可能对它们的感染性至关重要。称为Marseilleviridae的变形虫感染病毒（Amoeba-infecting virus）将它们的DNA缠绕在它们自己编码 的组蛋白上，就像线轴上松散地包裹着的线。在一项新的研究中，美国霍华德-休斯医学研究所研究员Karolin Luger及其同事们发现，这种包装安排可能有助于Marseilleviridae病毒劫持变形虫的细胞复合物来进行自我复制。相关研究结果于2021年7月22日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Virus-encoded histone doublets are essential and form nucleosome-like structures”。

Luger说，这一发现表明这些作为DNA包裹蛋白起作用的病毒组蛋白在病毒的生命周期中起到了令人惊讶的新作用。而且连同近期发表在Nature Structural & Molecular Biology期刊上的一篇标题为“The structure of a virus-encoded nucleosome”的论文，这项新研究扩大了拥有这种DNA包装结构或者说核小体的生物体集合。

英国伦敦帝国学院生物学家Tobias Warnecke（未参与这项研究）说，“正如最激动人心的科学往往做的那样，这篇论文打开了一扇门，提出了比它打算回答的更多的问题。”

人类、蘑菇、猫和植物都属于一种称为真核生物的群体，它们有明确的被膜包围的细胞核。科学家们几十年来一直知道，真核细胞将DNA链包裹在八个组蛋白上，形成核小体。普遍的观点是，这种组装结构是真核生物所特有的。但最近的一些发现对这一观点提出了挑战。

例如，科学家们已经在称为古细菌的微生物中发现了组蛋白。而Luger团队和其他人已发现这些有机体可以像真核生物那样将DNA弯曲在组蛋白周围。科学家们还在Marseilleviridae巨病毒---一类比流感病毒大两倍以上的病毒---中发现了组蛋白。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.06.032。

Luger团队想知道为什么一些巨病毒需要它们自己的组蛋白。该团队用Marseilleviridae病毒科的成员Melbournevirus病毒（可以感染变形虫的巨病毒）进行体外实验，以便发现关于它们的组蛋白功能的线索。他们还剔除了一种巨病毒中的组蛋白基因，然后测试它是否仍能感染宿主细胞。

Luger和她的同事们发现，它们的组蛋白成对地聚集在一起，形成不稳定的核小体样颗粒。这些摇摆不定的颗粒具有独特的结构和行为特性，有助于巨病毒感染它们的宿主细胞。与大多数入侵宿主细胞的细胞核进行复制的病毒不同，这种巨病毒停留在宿主细胞的细胞质中，即细胞核外的含水区域。Luger说，“这真的很奇怪。细胞核里有很多DNA，那么为什么这些组蛋白不去那里组装宿主的DNA呢？”

在受感染变形虫的细胞质内的“病毒工厂”中，这种巨病毒将其DNA包装成束。这些作者发现，这些DNA束不如真核生物的核小体那样稳定和紧凑。这种松散的包装可以使病毒的基因组更容易接近，让宿主蛋白复制病毒增殖所需的基因。他们发现，如果没有组蛋白，这种巨病毒就不能组装它的DNA，也不能成功感染变形虫。

关于病毒组蛋白的许多问题仍然存在。例如，这些作者不知道为什么它们会成对结合在一起，也不知道为什么这种巨病毒首先会有核小体。Luger指出，其他病毒没有这种特殊的DNA结构也能成功复制。

美国国家癌症研究所生物化学家Yamini Dalal和Daniël Melters说，巨病毒如何获得组蛋白基因并将其用于“核小体进化中令人着迷的‘悬疑’之一”。他们补充说，Luger团队的这篇新论文扩大了不同生命王国的核小体结构的庞大目录。“这项研究明确显示，这些病毒组蛋白可以组装成与真核生物对应物非常相似的核小体结构。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Yang Liu et al. Virus-encoded histone doublets are essential and form nucleosome-like structures. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.06.032.