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硫化叶菌广泛地分布于世界各地的酸性热泉,是研究古菌的模式生物。硫化叶菌病毒形态极为多样,除了常见的丝状、杆状、棒状,还有纺锤形、水滴形、瓶状、正二十面体形。我们从哥斯达黎加热泉样品中分离获得了硫化叶菌的一个新种,暂称为硫化叶菌A20菌株(Sulfolobus sp.A20)。以A20菌株为宿主,分离到了一种新的椭球形病毒,命名为硫化叶菌椭球形病毒(Sulfolobus Ellipsoid Virus1,SEV1)。SEV1还携带一种卫星病毒,命名为SESV1(Sulfolobus Ellipsoid Satellite Virus1,SESV1)。 SEV1含~23kb的线性双链DNA基因组,末端为172bp的反向重复序列,编码38个开放阅读框(Open Reading Frames,ORFs),其中,4个ORFs编码结构蛋白,多数ORFs编码未知功能蛋白;卫星病毒SESV1为线性双链DNA基因组,~9kb,末端为~190bp的反向重复序列,不编码衣壳蛋白,因此,只能依赖于SEV1进行包装。SEV1和SESV1均编码推测可进行蛋白引发的DNA合成的B型DNA聚合酶。 根据冷冻电镜和冷冻电子断层扫描结果推测,SEV1核衣壳由16层圆盘结构构成,每个圆盘由核蛋白纤丝围绕中空管道缠绕3圈构成;缠满3圈后,核蛋白纤丝斜插入下一层继续缠绕,直到构成完整的核衣壳。核衣壳外覆盖脂膜,因此,SEV1是一种囊膜病毒。质谱分析显示,SEV1与其宿主细胞膜脂质的成分相同但各种类含量不同,SEV1可能选择性地获取宿主脂质成分形成自身囊膜。 SEV1的感染对宿主细胞生长有轻微抑制作用,但不会造成菌液细胞密度的下降及菌体碎片的产生。细胞切片的透射电子显微镜和扫描电镜观察显示,SEV1在宿主细胞内组装成为成熟的、含囊膜的病毒颗粒;在病毒颗粒组装的同时,宿主细胞表面形成特殊的金字塔形结构隆起;该结构打开后,形成直径200~280nm的六边形通道,包装成熟的SEV1病毒颗粒即从中释放出来,留下空壳细胞(ghost cell)。 已知的囊膜病毒通常以出芽方式获得包裹核衣壳的囊膜进而释放到细胞外,而SEV1病毒颗粒囊膜形成则发生于细胞质中,提示古菌病毒囊膜形成存在一种新机制。SEV1的基于金字塔形结构的释放机制与硫化叶菌杆状病毒SIRV2(Sulfolobus islandicus rod-like virus2)和硫化叶菌正二十面体形病毒STIV(Sulfolobus turreted icosahedral virus)相似。这种仅见于古菌病毒的释放机制为三种形态完全不同的病毒所采用,提示了其在古菌病毒中的高度保守性。本研究的结果丰富了对古菌病毒形态结构多样性以及与宿主相互作用的认识。