首次观察到一种病毒附着在另一种病毒上

没有人见过一种病毒与另一种病毒结合，直到异常的测序结果让UMBC团队陷入了困境，并取得了首个此类发现。生物科学教授伊万·埃里尔(IvanErill)解释说，众所周知，一些被称为“卫星”的病毒不仅依赖于其宿主生物体来完成其生命周期，还依赖于另一种被称为“助手”的病毒。卫星病毒需要帮助者要么构建其衣壳(包裹病毒遗传物质的保护壳)，要么帮助其复制DNA。

这些病毒式关系要求卫星和助手至少暂时相互靠近，但到目前为止，还没有卫星实际附着在助手上的已知案例。

在ISME杂志上发表的一篇论文中，UMBC团队和圣路易斯华盛顿大学(WashU)的同事描述了首次观察到卫星噬菌体(一种感染细菌细胞的病毒)始终附着在其“颈部”的辅助噬菌体上。“——衣壳与病毒尾部相连的地方。

自然与数学科学学院核心设施助理主任、新论文的第一作者TagidedeCarvalho拍摄的详细电子显微镜图像显示，80%(50人中的40人)的助手脖子上绑着一颗卫星。其中一些颈部没有残留的卫星卷须。该论文的资深作者埃里尔将它们描述为看起来像“咬痕”。

“当我看到它时，我简直不敢相信，”德卡瓦略说。“没有人见过噬菌体或任何其他病毒附着在另一种病毒上。”

长期的病毒关系

在初步观察后，埃里尔研究小组的研究生、论文的共同第一作者埃利亚·马斯科洛(EliaMascolo)分析了卫星、辅助者和宿主的基因组，揭示了有关这种前所未见的病毒的进一步线索。关系。大多数卫星病毒都含有一种基因，可以让它们在进入细胞后整合到宿主细胞的遗传物质中。这使得卫星从那时起每当有帮助者碰巧进入牢房时就可以复制。当宿主细胞分裂时，它也会复制卫星的DNA以及它自己的DNA。

来自华盛顿大学的噬菌体样本还包含一个辅助菌和一个卫星。WashU卫星有一个整合基因，并不直接附着在其辅助卫星上，类似于之前观察到的卫星辅助系统。

然而，UMBC样本中的卫星被分离出来的学生命名为MiniFlayer，这是已知的第一个没有整合基因的卫星案例。由于它无法整合到宿主细胞的DNA中，因此每次进入宿主细胞时，它都必须靠近其助手(名为MindFlayer)才能生存。鉴于此，尽管团队没有直接证明这一解释，“现在附着是完全有道理的，”埃里尔说，“因为否则，你如何保证你会同时进入细胞呢?”

Mascolo和另一位博士生JuliaLópez-Pérez进行了额外的生物信息学分析。与Erill一起工作的学生透露，MindFlayer和MiniFlayer长期以来一直在共同发展。埃里尔说：“我想说，这颗卫星至少一亿年来一直在调整和优化其基因组，以便与帮助者建立联系。”这表明可能还有更多这种关系的案例等待被发现。。

污染还是发现?

这一突破性的发现很容易被忽视。该项目始于SEA-PHAGES项目的一个典型学期，该项目是一项研究课程，本科生从环境样本中分离噬菌体，将其送去测序，然后使用生物信息学工具分析结果。当匹兹堡大学的测序实验室报告来自UMBC的样本受到污染(预计含有MindFlayer噬菌体)时，旅程就开始了。

该样本包含一大序列：他们期望的噬菌体。“但我们不仅发现了这一点，还发现了一个小序列，它没有映射到我们所知道的任何东西，”埃里尔说，他也是UMBC的SEA-PHAGES项目(称为噬菌体猎人)的负责人之一，与史蒂文一起卡鲁索，生物科学首席讲师。卡鲁索再次进行分离，将其送去测序，得到了相同的结果。

就在那时，该团队请来了德卡瓦略，以了解UMBC基思·R·波特成像设施(KPIF)的透射电子显微镜(TEM)的情况。如果没有这些图像，这一发现是不可能的。

“并不是每个人都可以使用TEM，”deCarvalho指出。但借助KPI​​F的仪器，deCarvalho说：“我能够跟踪其中一些观察结果，并通过成像对其进行验证。有些发现是我们只能使用TEM才能实现的。”

该团队的发现为未来的工作奠定了基础，以弄清楚卫星如何附着、这种现象有多普遍等等。“人们认为被污染的许多噬菌体可能实际上是这些卫星辅助系统，”德卡瓦略说，“所以现在，通过这篇论文，人们可能能够识别更多这些系统。”