? ? ? ?今天介紹的是球狀的巨型病毒(Girus)——米米病毒(Mimivirus)，米米病毒又名擬菌病毒(Mimicking?Microbe?Virus，MiMiVirus)，即模仿微生物的病毒。

簡介

? ? ? ?米米病毒(Mimivirus)是擬菌病毒(Mimivirus)家族的巨型病毒。變形蟲是它們的天然宿主。該屬包含一個被識別的物種，名為多嗜棘阿米巴米米病毒(Acanthamoeba Polyphaga Mimvirus/APMV)，作為其類型物種。它也指一組與系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)的大型病毒。

? ? ?? APMV通常被稱為米米病毒(Mimivirus)。即模仿微生物的病毒，反映了它的大尺寸和明顯的革蘭氏染色特性。

? ? ?? 與大多數(shù)其他病毒相比，米米病毒具有龐大而復(fù)雜的基因組。 直到2013年，當(dāng)更大的病毒潘多拉病毒(Pandoravirus)被發(fā)現(xiàn)時，它的衣殼直徑是所有已知病毒中最大的。

歷史

? ? ? ?在1992年，馬賽和利茲的研究人員對軍團菌病進行研究期間，偶然發(fā)現(xiàn)了APMV，這是在棘阿米巴(Acanthamoeba)中發(fā)現(xiàn)的，命名為APMV。該病毒是在革蘭氏染色中觀察到的，被誤認為是革蘭氏陽性細菌。 因此，它以變形蟲起源于英格蘭布拉德福德的名字命名為布拉德福德球菌。2003年，法國馬賽大學(xué)(Universitéde La Méditerranée)的研究人員在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，指出該微生物是一種病毒。由于它類似細菌，因此被命名為“米米病毒”(Mimicking Microbe Virus，MiMiVirus，即模仿微生物的病毒)。

? ? ? ? 發(fā)現(xiàn)該病毒的同一支團隊后來發(fā)現(xiàn)了一種稍大的病毒，稱為媽媽病毒(Mamavirus)，以及感染該病毒的噬病毒體——伴侶病毒(Sputnik Virus)。

分類

? ? ? ? 國際病毒分類委員會將米米病毒作為擬菌病毒的成員納入了病毒家族。

? ? ? ? 盡管不是嚴(yán)格的分類方法，但米米病毒會加入一組稱為核質(zhì)大DNA病毒(NCLDV)的大型病毒。 它們都是具有分子特征和大型基因組的大型病毒。米米病毒基因組還擁有21個編碼與蛋白質(zhì)同源物的基因，這些蛋白質(zhì)在大多數(shù)NCLDV中被認為是高度保守的，進一步的研究表明，米米病毒是一般NCLDV組的早期分枝。

結(jié)構(gòu)

? ? ? ?在巨型病毒中，第一大是闊口罐病毒(Pithovirus)，第二大是潘多拉病毒(Pandoravirus)，第三大是最近發(fā)現(xiàn)的智利巨大病毒(Megavirus chilensis)，而米米病毒排行第四。米米病毒的衣殼直徑為400nm。 衣殼表面突出了100nm的蛋白絲，使病毒的總直徑達到600nm。 科學(xué)文獻中的變化使這些數(shù)字非常近似，病毒體的“大小”隨便列出，具體取決于總長度或衣殼直徑，介于400nm至800nm之間。

? ? ?? 在電子顯微鏡下，衣殼呈六邊形，因此衣殼對稱為二十面體。它似乎沒有包膜，表明該病毒不會通過胞吐作用退出宿主細胞。米米病毒與NCLDV病毒組的所有成員都有一些形態(tài)特征。 在電子顯微鏡下，病毒粒子的濃縮中央核顯示為暗區(qū)。病毒的大型基因組位于該區(qū)域內(nèi)。 在所有其他NCLDV病毒中都存在圍繞核心核心的內(nèi)部脂質(zhì)層，因此該特征也可能在米米病毒中存在。

? ? ? ? 可以從純化的病毒體中回收幾個mRNA轉(zhuǎn)錄物。與其他NCLDV一樣，發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶，衣殼蛋白和TFII樣轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄本。 但是，還發(fā)現(xiàn)了三種不同的氨?；鵷RNA合成酶轉(zhuǎn)錄物和四種對擬病毒特異的未知mRNA分子。 這些預(yù)包裝的轉(zhuǎn)錄本可以在沒有病毒基因表達的情況下進行翻譯，可能是米米病毒復(fù)制所必需的。其他DNA病毒，例如人巨細胞病毒(HCMV/HHV-5)和單純皰疹病毒1(HSV-1/HHV-1)，也具有預(yù)先包裝的mRNA轉(zhuǎn)錄本。

病毒基因組

? ? ? ?米米病毒基因組是線性的雙鏈DNA分子，長度為1181404個堿基對。這使其成為已知的最大的病毒基因組之一，比倫比約餐廳蟲病毒(Cafeteria roenbergensis virus)的病毒基因組高出約450000個堿基對。 此外，它大于至少30個細胞分支。

? ? ?? 除了龐大的基因組之外，米米病毒還擁有979個蛋白質(zhì)編碼基因，遠遠超過了一般病毒(例如MS2病毒和Qβ病毒)存在所需的至少4個基因。對它的基因組進行分析后發(fā)現(xiàn)，存在著其他任何病毒都未發(fā)現(xiàn)的基因，包括氨?；鵷RNA合成酶，以及以前認為僅由細胞有機體編碼的其他基因。 與其他大型DNA病毒一樣，模擬病毒包含糖，脂質(zhì)和氨基酸代謝的幾個基因，以及其他任何病毒中都沒有的某些代謝基因。大約90％的基因組具有編碼能力，其余10％是“垃圾DNA”。

病毒復(fù)制

? ? ? ? 米米病毒復(fù)制的階段尚不為人所知，但至少已知米米病毒附著在變形蟲細胞表面的化學(xué)受體上并被帶入細胞中。 一旦進入內(nèi)部，蝕相階段就開始了，在此期間，病毒消失了，細胞內(nèi)的所有病毒看起來都正常了。 約4小時后，可以看到細胞區(qū)域有少量積累。 感染后8小時，細胞內(nèi)清晰可見許多擬態(tài)病毒毒粒。 細胞質(zhì)繼續(xù)充滿新合成的病毒體，并且在初次感染后約24小時，細胞可能會突然破裂以釋放出新的子代病毒體。

? ? ? ? 關(guān)于復(fù)制周期的細節(jié)知之甚少，最明顯的是附著于細胞表面和進入，病毒核心釋放，DNA復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，翻譯，組裝和后代病毒體的釋放。 但是，科學(xué)家已經(jīng)使用受感染細胞的電子顯微照片建立了上面給出的一般概述。 這些顯微照片顯示了擬態(tài)病毒衣殼在細胞核中的組裝，通過從細胞核出芽獲得內(nèi)脂膜以及與許多其他病毒(包括所有NCLDV成員)中發(fā)現(xiàn)的顆粒相似的顆粒。 這些顆粒在其他病毒中被稱為病毒工廠，并通過修飾宿主細胞的大面積區(qū)域而實現(xiàn)有效的病毒組裝。

重新定義生命

? ? ? ? 米米病毒有許多特征，可將其置于有生命和無生命之間。 它的大小與幾種細菌一樣大，例如，康氏立克次體(Rickettsia conorii，馬賽熱的病原體)和惠普爾養(yǎng)障體(Tropheryma whipplei，惠普爾病的病原體)，其基因組大小可與包括上述細菌在內(nèi)的幾種細菌相當(dāng)，并且編碼以前不被病毒編碼的產(chǎn)品（包括一種膠原蛋白）。此外，米米病毒還具有編碼核苷酸和氨基酸合成的基因，即使某些專性細胞內(nèi)寄生細菌也缺乏這種基因。 但是，它們確實缺少核糖體蛋白的任何基因，使米米病毒依賴宿主細胞進行蛋白翻譯和能量代謝。

? ? ? ? 由于其譜系非常古老，可能早于細胞生物出現(xiàn)，米米病毒已增加了關(guān)于生命起源的爭論。 編碼了米米病毒特有特征的某些基因，包括編碼衣殼的基因，已經(jīng)在感染所有域生物的多種病毒中得到了保存。 這已被用來暗示米米病毒與一種DNA病毒有關(guān)，這種DNA病毒先于細胞有機體出現(xiàn)，并在地球上所有生命的發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。另一種假設(shè)是，存在三種不同類型的DNA病毒，它們參與了三種已知生命域的形成：真核細胞、古細菌和細菌。

? ? ? ?有人提出，以米米病毒為代表的巨型病毒，很可能是生命的“第四域”。

MIMIVIRE

? ? ? ?面對病毒的入侵，高等動物體內(nèi)有復(fù)雜的免疫系統(tǒng)來負責(zé)這事兒，而細菌體內(nèi)也有一套簡單有效的防御系統(tǒng)——那就是近年來生物學(xué)家們競相追捧的“基因剪刀”CRISPR-Cas。

? ? ? ?當(dāng)病毒感染細菌之后，細菌會把病毒基因組序列的片段插入自己的基因組里，把病毒的特征記錄下來。細菌存放入侵病毒序列的基因區(qū)域呈現(xiàn)出'規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列'(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，CRISPR)，這便是CRISPR。如果下次再有同樣的病毒來的時候，細菌便會調(diào)動這些之前插入進來的片段，讓它們帶著一個能夠切割病毒基因組的核酸酶去'殺死'病毒，這個酶便是Cas蛋白。這套系統(tǒng)剪切基因的特性也被人類用在了基因編輯當(dāng)中。

? ? ? ?米米病毒的“免疫系統(tǒng)”與細菌的CRISPR/Cas系統(tǒng)有很多相似之處。

? ? ?而這一次在米米病毒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的“免疫系統(tǒng)”，它也是和CRISPR/Cas系統(tǒng)類似的一把“基因剪刀”。2014年的時候，有一種感染米米病毒的噬病毒體被發(fā)現(xiàn)，它的名字叫伴侶病毒(Sputnik Virus)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，有一些米米病毒可以抵御伴侶病毒(Sputnik Virus)，經(jīng)過分析和實驗，他們在這些大病毒的基因組里發(fā)現(xiàn)了噬病毒體的基因片段。在這個基因附近，科學(xué)家們還找到了類似細菌Cas蛋白的核酸酶“剪刀”。也就是說，大病毒也會把感染它的噬病毒體基因片段“記下來”，并用核酸酶“剪刀”去剪切入侵者的基因組，從而阻止它們進一步擴增?，F(xiàn)在，米米病毒中發(fā)現(xiàn)的免疫系統(tǒng)也有自己的名字：MIMIVIRE(MIMIvirus?VIrophage Resistance Element，米米病毒噬病毒體抵抗元件)。

? ? ? ? 關(guān)于病毒是不是生命的問題，科學(xué)家們還沒有共識，而巨型病毒的發(fā)現(xiàn)則進一步模糊了“生命”和“非生命”的邊界——這些病毒依然不能獨立生存，但卻有著復(fù)雜的基因和功能，甚至連免疫機制都有了，我們究竟該如何看待它們呢？在第一個噬病毒體發(fā)現(xiàn)的時候，有記者在《自然》上發(fā)表了一則新聞：《噬病毒體的發(fā)現(xiàn)表明病毒是活的》。不知道這個記者在看到MIMIVIRE的時候是不是會拍拍大腿，跳起來說：“看！病毒真是活的！”