2024年1月10日,深圳大学高等研究院李猛教授团队在学术期刊《ISME Communications》发表了题为“Diversity of Bathyarchaeia viruses in metagenomes and virus-encoded CRISPR system components”的研究论文。该研究利用生物信息学方法首次揭示了深古菌(Bathyarchaeia)病毒的多样性,同时在多种深古菌病毒基因组中发现了编码CRISPR-Cas免疫系统元件的基因。李猛教授为论文通讯作者,深圳大学-香港科技大学联合培养项目博士研究生段昌海为该论文的第一作者。
深古菌是一类广泛分布于厌氧沉积物环境中的微生物。由于其具有高的全球生物量、广泛的生态分布及复杂的碳代谢能力,深古菌在全球碳循环中可能发挥着重要作用。然而,病毒对微生物的生理和生态功能会产生重大影响。因此,研究深古菌病毒的多样性以及其与宿主的相互作用关系,可以帮助我们更全面地了解深古菌的生态功能,同时也为研究宿主与病毒之间的防御机制提供了基础。
李猛教授团队采集了大量公共数据库中以及实验室特有的深古菌基因组,利用生物信息学方法,鉴定得到了4类属于不同科的古菌病毒。通过系统发育分析发现,这些病毒分属于两个不同的病毒域以及一个古菌特有的病毒科。为了弘扬中国经典文化,该团队以山海经中的神话人物为这些病毒命名,包括伏羲病毒科(Fuxiviridae)、鲲鹏病毒科(Kunpengviridae)、蚩尤病毒科(Chiyouviridae)和黄帝病毒科(Huangdiviridae)。分析还发现,这些深古菌病毒基因组中含有多个CRISPR-Cas系统元件的基因,包括编码一个特异的Type IV-B CRISPR-Cas系统及cas2和cas4蛋白。此外,研究人员还在病毒基因组中发现了mini-CRISPR array,为后续病毒反防御机制的研究打开了新的思路。
该研究得到了国家重点研发计划(2022YFA0912200)、国家自然科学基金(32225003、92251306、31970105)、广东省教育厅创新团队(No. 2020KCXTD023)、深圳市科技计划(JCYJ20200109105010363)以及深圳大学2035追求卓越研究计划(2022B002)等项目的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1093/ismeco/ycad011
图1深古菌病毒的多样性及其宿主的防御系统