《Archives of Virology》：“Tobaliviridae”, a new family of filamentous mycoviruses in the order Martellivirales
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本刊推薦：為解決"類煙草花葉病毒"(TLVs)分類地位不明的問題，研究人員開展Martellivirales目新科病毒的系統(tǒng)分類研究。通過比較基因組學(xué)、結(jié)構(gòu)預(yù)測和進(jìn)化分析，確立了"Tobaliviridae"新科，包含9個物種的絲狀真菌病毒，解決了這類10-13 kb基因組病毒的規(guī)范分類問題，為真菌病毒進(jìn)化研究提供新框架。
在病毒分類學(xué)的浩瀚海洋中，Martellivirales目一直是一個引人入勝的研究領(lǐng)域。這個目包含七個已知的病毒科，感染對象從動物、植物到真菌，展現(xiàn)出驚人的多樣性。然而，近年來科學(xué)家們在各類真菌中發(fā)現(xiàn)了一群特殊的"類煙草花葉病毒"(Tobamo-like viruses, TLVs)，它們雖然與煙草花葉病毒有相似之處，但在基因組大小、病毒粒子形態(tài)和宿主范圍等方面存在顯著差異，這使得它們在現(xiàn)有分類體系中的位置變得模糊不清。
這些TLVs擁有10-13 kb的非分段正鏈RNA基因組，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煙草花葉病毒的6.3-6.6 kb。更令人困惑的是，它們的生物學(xué)特性與經(jīng)典的植物病毒大相徑庭，專性感染子囊菌和擔(dān)子菌等真菌。這種"身份認(rèn)同危機(jī)"促使由Sead Sabanadzovic領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊(duì)開展了這項(xiàng)開創(chuàng)性研究，旨在為這群神秘的病毒找到一個合適的分類歸屬。
研究人員采用多學(xué)科交叉的研究策略，首先通過比較基因組學(xué)分析了TLVs與Martellivirales目其他病毒的進(jìn)化關(guān)系。他們利用MAFFT進(jìn)行氨基酸序列比對，IQ-TREE v1.6.11進(jìn)行最大似然法系統(tǒng)發(fā)育分析，構(gòu)建了基于RNA依賴的RNA聚合酶(RdRP)結(jié)構(gòu)域的進(jìn)化樹。為了揭示病毒粒子的結(jié)構(gòu)特征，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用AlphaFold3進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測，并通過DALI和FoldSeek進(jìn)行結(jié)構(gòu)相似性搜索。此外，電子顯微鏡觀察為病毒形態(tài)提供了直接證據(jù)，而SDS-PAGE則用于驗(yàn)證病毒蛋白的分子量。
基因組組織特征
研究發(fā)現(xiàn)TLVs具有保守的四開放閱讀框(ORF)結(jié)構(gòu)。ORF1和ORF2編碼復(fù)制相關(guān)蛋白，通過通讀機(jī)制產(chǎn)生240-270 kDa的大蛋白，包含甲基轉(zhuǎn)移酶(MTR)、解旋酶(Hel)和RdRP結(jié)構(gòu)域。ORF3編碼90-115 kDa的蛋白，其N端含有DEXDc結(jié)構(gòu)域，屬于DEAD-like解旋酶超家族，但與煙草花葉病毒的運(yùn)動蛋白(MP)沒有同源性。ORF4編碼34-38 kDa的衣殼蛋白(CP)，結(jié)構(gòu)預(yù)測顯示其與Closteroviridae、Alphaflexiviridae和Potyviridae等形成絲狀病毒粒子的病毒CP具有相同折疊，而與Virgaviridae的剛性桿狀病毒CP折疊不同。
病毒粒子形態(tài)特征
結(jié)構(gòu)比較分析明確顯示，tobalivirus的CP與形成絲狀病毒粒子的病毒CP具有相同的結(jié)構(gòu)折疊，這與煙草花葉病毒的剛性桿狀結(jié)構(gòu)截然不同。實(shí)驗(yàn)證據(jù)來自Nigrospora aurantiaca類煙草花葉病毒1分離株A4(NaTLV1-A4)的電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)其形成長約1100納米的柔性絲狀粒子，由約37 kDa的亞基組成。
系統(tǒng)發(fā)育分析
基于RdRP氨基酸序列的系統(tǒng)發(fā)育分析表明，TLVs形成一個強(qiáng)支持的單系群，與Virgaviridae科以及其他六個Martellivirales目科明顯分開。這一發(fā)現(xiàn)為建立新科提供了堅實(shí)的進(jìn)化生物學(xué)基礎(chǔ)。
分類學(xué)提案
基于上述發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)正式提出在Martellivirales目中建立新科"Tobaliviridae"，下設(shè)單一屬"Tobalivirus"，包含9個物種。物種界定標(biāo)準(zhǔn)為所有編碼蛋白氨基酸序列差異大于10%，且具有明顯的系統(tǒng)發(fā)育分化。
研究結(jié)論強(qiáng)調(diào)，Tobaliviridae科的建立解決了長期存在的TLVs分類問題，揭示了病毒進(jìn)化中的有趣現(xiàn)象：這些病毒雖然具有與tobamoviruses相似的復(fù)制機(jī)制，卻采用了不同的病毒粒子組裝策略。這種"模塊化進(jìn)化"模式為理解病毒進(jìn)化提供了新視角。該研究不僅完善了病毒分類體系，也為研究病毒-真菌互作、病毒宿主適應(yīng)性進(jìn)化以及潛在的生防應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
這項(xiàng)發(fā)表于《Archives of Virology》的研究代表了病毒分類學(xué)的重要進(jìn)展，展示了多學(xué)科方法在解決復(fù)雜分類問題中的強(qiáng)大力量。隨著更多真菌病毒的發(fā)現(xiàn)，Tobaliviridae科很可能將繼續(xù)擴(kuò)展，為病毒進(jìn)化研究提供更多寶貴素材。
