科学家发现了线粒体病毒的祖先

一组局限于丛枝菌根真菌小球菌属的线粒体病毒可能代表了线粒体病毒的一个祖先谱系。

　　

   

   

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌在球囊菌定植植物根部(左图，显微照片)，并从土壤中输送水和养分(右图)

 

一组局限于丛枝菌根真菌小球菌属的线粒体病毒（mitochondrial viruses）可能代表了线粒体病毒的一个祖先谱系。

线粒体是几乎所有真核生物(具有细胞核的细胞)细胞中的细胞器。它们最初是自由生活的细菌，能够在氧气存在的情况下产生能量；然后被先祖真核细胞吞没，在那里它们成为线粒体，细胞呼吸和许多重要代谢过程的场所。在人类中，线粒体功能障碍与衰老和许多疾病有关。

噬菌体是感染细菌的病毒。作为前细菌，也有感染线粒体的病毒，称为线粒体病毒，也由噬菌体进化而来。虽然在真菌、植物和无脊椎动物中发现了线粒体病毒，但它们并没有得到很好的研究。

北海道大学副教授Tatsuhiro Ezawa、都灵大学教授Luisa Lanfranco和意大利国家研究委员会(CNR)都灵的Massimo Turina博士领导了一个国际研究小组，发现了一组新的线粒体病毒，称为大型duamitoviruses。他们的研究结果发表在mBio杂志上。

“以目前的形式，线粒体病毒是线粒体内的RNA分子，它们只编码用于基因组复制的RNA依赖RNA聚合酶(RdRp)，”Ezawa解释说。“据推测，它们会影响植物病原体的毒力和植物对非生物胁迫的适应能力。最有趣的是，线粒体病毒不仅通过线粒体分裂垂直传播给后代，偶尔也会在遥远的物种之间水平传播。”

该团队分析了来自10种新线粒体病毒的RdRp酶，以及来自先前研究和公共数据库的序列。这一分析揭示了存在一种特殊的大型duamitoviruses，这种duamitoviruses是球囊菌(Glomeromycotina)所独有的，这是一种在自然界中非常广泛存在的菌根真菌，为寄主植物提供了许多好处。

这些大型双核病毒具有两个结构特征:它们编码的RdRp大于平均RdRp(约1036个氨基酸长)，具有独特的氨基酸基序，并且UGA密码子比其他线粒体病毒更罕见。此外，系统发育分析表明，大型双核病毒在进化上不同于其他线粒体病毒，可能代表一个祖先谱系。

Lanfranco说:“我们最有趣的发现之一是，大型duamitoviruses似乎只存在于小球菌属。我们分析了我们研究中所有线粒体病毒RdRp序列的全球分布，我们发现大型双核病毒全球分布在由glomeromycotina真菌占据的生态位中。虽然在这些生态位中也发现了其他真菌，但目前所有可用的大双核病毒序列都可能只与肾小球菌系真菌有关。”

研究小组假设存在一种传播屏障，可以阻止大型双核病毒的水平传播。未来的工作将集中在了解这些障碍，确认大型双核病毒代表线粒体病毒的祖先谱系，以及阐明它们在glomeromycotina菌体中独家存在的功能意义。