华中农大揭示古菌病毒“智取”宿主免疫防线机制

近日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、洪山实验室以及生命科学技术学院益生菌智造创新团队的韩文元教授课题组.在国际权威学术期刊《Nucleic Acids Re- search》上发表了相关研究论文，揭示了一种古菌慢性感染病毒如何通过其独特的复制机制，成功规避宿主Arg- onaute 免疫系统的攻击。

慢性感染是一种不同于裂解性和溶菌性生命周期的原核生物病毒感染模式。在慢性感染过程中，病毒基因组大量复制并持续产生新的病毒颗粒，这些颗粒通过出芽方式释放而不破坏宿主细胞，使得宿主保持活性并长期传播病毒。许多嗜热古菌病毒(如硫化叶菌病毒 SMV1)和细菌丝状噬菌体(如 M13)都属于此类慢性感染病毒。

此前，韩文元团队发现硫化叶菌体内存在的Argonaute 系统(SiAgo)能够有效抵御SMV1的入侵。一旦检测到外来核酸，SiAgo系统就会激活效应蛋白，通过改变细胞膜电位杀死被感染的细胞，从而抑制病毒增殖。然而在后续实验中研究人员却发现，SiAgo 系统反而提高了SMV1 形成噬菌斑的能力(EOP)，这一现象与已知的原核免疫系统行为大相径庭。

深入分析SMV1的基因表达模式、感染中心效率(ECOI)及子代病毒滴度后，研究者发现该病毒优先表达衣壳蛋白，使其能够在SiAgo系统尚未完全激活之前就释放出少量子代病毒。虽然最终 SiAgo 系统仍会消灭受感染细胞以阻止病毒进一步扩散，但SMV1已能完成部分复制并在群体中传播，导致整个细胞群体崩溃。

为进一步探索病毒逃逸机制，研究人员在携带SiAgo系统的菌株中对 SMV1进行了连续传代进化实验。

结果表明，进化的SMV1(命名为 SMVevo)增强了逃避SiAgo 免疫的能力。基因测序显示，原本具有两个重复序列元件的 SMVevo 病毒中，其中一个区域扩展为三个拷贝。

表型分析发现，SMVevo在普通菌株中的复制能力下降，但在面对SiAgo系统时却减弱了对其的激活作用.从而产生了更多的子代病毒。这表明，复制效率的降低可能正是其逃避宿主免疫的关键一-因为SiAgo 的激活依赖于感知大量的外源核酸。更引人注目的是，当SMVevo 回到无 SiAgo压力的环境中繁殖时，三拷贝结构又迅速恢复为二拷贝，同时病毒的复制能力也随之回升。这种可逆的遗传变异使SMV1具备了适应不同免疫背景宿主的能力。

综上，该研究首次揭示了古菌慢性病毒如何通过提前释放子代病毒以及动态遗传变化来躲避宿主免疫防御的新机制。这一发现不仅加深了我们对原核病毒与宿主之间相互博弈的理解，也为探索病毒抗免疫策略的多样性提供了新视角。