Nature：噬病毒体mavirus让单细胞生物对巨病毒产生适应性免疫

wwwkkk83

所有的有机体---不论大的还是小的---都处于众多病毒的持续攻击之中。因此，多种先天性和适应性免疫防御系统进化出来让寄生物（如病毒）处于控制之中。如今，在一项新的研究中，来自德国马克斯普朗克医学研究所的研究人员在单细胞真核生物中发现一种新类型的抗病毒防御机制：一种病毒让宿主对另一种病毒产生适应性免疫。相关研究结果发表在2016年12月8日那期Nature期刊上，论文标题为“Host genome integration and giant virus-induced reactivation of the virophage mavirus”。

鞭毛虫咖啡厅洛博金斯（Cafeteria roenbergensis）是全世界所有海洋中发现的单细胞生物，它主要以细菌为食，因而在海洋食物链中发挥着关键性作用。咖啡厅洛博金斯和它的近缘物种能够被巨病毒CroV感染，而且CroV最终会杀死宿主细胞。巨病毒编码上百种蛋白，产生复杂的被称作“病毒工厂”的细胞质复制位点，这些病毒工厂也含有正常情形下位于细胞核中的RNA聚合酶等酶。这种酶复杂性接着会吸引更小的被称作噬病毒体（virophage）的病毒，从而导致噬病毒体寄生在位于同一个宿主细胞内部的巨病毒CroV的病毒工厂中。一种被称作mavirus（Maverick-related virus）的噬病毒体能够有效地抑制CroV复制，而且当共感染的细胞裂解时，这仅导致mavirus病毒颗粒释放，不会产生新的CroV病毒颗粒。根据古谚语“敌人的敌人就是朋友”，在mavirus存在时，咖啡厅洛博金斯细胞群体可能因此在CroV感染中存活下来。

保护作用仅在同时感染时才存在

在这项新的研究中，Matthias Fischer和Thomas Hackl弄清楚了这个病毒-噬病毒体-宿主系统中的重寄生（hyperparasitism）现象。他们证实mavirus高效地将它的基因组插入到宿主细胞基因组中，这个过程被称作DNA整合。在它的整合状态下，mavirus基因是沉默的，也就是没有mavirus蛋白会产生。然而，当CroV感染含有整合的mavirus基因组的细胞时，mavirus基因处于活性状态，而且产生新的噬病毒体颗粒。Fischer和Hackl观察到在这些初始感染的细胞中，CroV复制并没有受到抑制，这可能是因为在共感染期间，存在更慢的mavirus反应。当这些细胞裂解时，CroV和mavirus颗粒都会释放出来，接着在随后的共感染事件期间，mavirus能够阻止CroV复制。这会阻止CroV颗粒进一步产生，保护细胞群体中仍然健康的那一部分免受CroV感染。

因此，基于mavirus的抵抗裂解病毒CroV的适应性免疫仅在细胞群体水平中发挥作用，但不会在被CroV感染的单个细胞中发挥作用。每个被CroV感染的细胞注定会死亡，但是在裂解期间，通过释放重新激活的mavirus颗粒，这种死亡的细胞利他地提供一种防御措施，从而能够保护其他的细胞免受CroV感染。

即便缺乏巨病毒时，marvirus也会得到维持

Fischer说，“这个例子也表明并不是所有病毒都是对它们的宿主有害的。mavirus已与它的宿主建立一种互利共生的关系。作为一种噬病毒体，mavirus若要能够复制则需要同时被一种可共处的巨病毒感染的宿主细胞。在不含CroV的宿主细胞群体中，mavirus可能会灭绝。然而，通过自身整合到宿主基因组中，mavirus被动地通过这种细胞得以维持，因而能够长时间地以这种状态持续存在，除非CroV感染激活这种潜伏的mavirus。明显地，这种宿主细胞也从mavirus的存在中获得益处，这是因为它保护这种细胞群体免受CroV感染导致的死亡。”

这种新发现的防御机制的生态学作用仍然是未知的。Fischer解释道，“我们的研究是在受到控制的实验室条件下开展的，因此我们不能够评价自然环境下基于噬病毒体的适应性免疫的重要性。但是，鉴于我们知道要寻找什么，我们能够筛选其他的单细胞生物的基因组以便寻找整合的噬病毒体存在的迹象，这将让我们首次评估这种抗病毒防御系统在环境中如何广泛地存在。这是另一个例子说明能够在微生物之间发现显著的生物学相互作用多样性。”
Host genome integration and giant virus-induced reactivation of the virophage mavirus

Matthias G. Fischer & Thomas Hackl

doi:10.1038/nature20593