重塑病毒分类版图:皮斯病毒相关巨型 DNA 病毒的分类学新突破

【字体: 时间:2025年04月25日 来源:Archives of Virology 2.5

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  在大型双链 DNA 病毒分类中,皮斯病毒(Pithovirus)及其相关病毒的分类存在争议。研究人员对其进行分类学研究,将相关病毒分入三个新家族(Pithoviridae、Orpheoviridae、Hydriviridae),创建新亚目 Ocovirineae。这完善了病毒分类体系,为后续研究奠基。

  在病毒的微观世界里,大型双链 DNA 病毒(dsDNA viruses)的分类一直是科研人员关注的重点领域。其中,皮斯病毒(Pithovirus)及其相关病毒自被发现以来,就像一群神秘的 “居民”,它们的分类地位始终不够清晰,给病毒分类学带来了诸多挑战。皮斯病毒最早于 2014 年从古老的西伯利亚永久冻土中分离出来,随着研究的深入,越来越多与之相关的病毒被发现,然而,这些病毒在分类上却陷入了困境。此前,相关病毒的分类尝试并不理想,没有充分考虑到它们之间的进化关系和多样性,使得整个分类体系存在漏洞。为了填补这一知识空白,来自法国信息基因组与结构研究所(Information Génomique & Structurale)、法国国家科学研究中心(CNRS)和艾克斯 - 马赛大学(Aix-Marseille Université)的研究人员 Jean-Michel Claverie、Matthieu Legendre 等人展开了深入研究。
研究人员通过对新分离出的皮斯病毒相关病毒进行基因组测序和特征分析,取得了重要成果。他们提出了全新的分类方案,将这些病毒重新分类到三个不同的家族:皮斯病毒科(Pithoviridae)、奥菲病毒科(Orpheoviridae)和水病毒科(Hydriviridae),并创建了一个新的亚目 —— 卵病毒亚目(Ocovirineae)。这一分类调整清晰地区分了皮斯病毒及其相关病毒与其他关系较远的病毒家族,完善了病毒的分类体系。该研究成果发表在《Archives of Virology》上,为后续深入研究这些病毒的特性、进化以及与宿主的相互作用奠定了坚实基础。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是基因组测序技术,通过对新分离病毒的基因组进行测序,获取其基因信息;其次是系统发育分析,基于多个标记基因(如主要衣壳蛋白、DNA 聚合酶等)的串联比对,构建最大似然系统发育树,以此来确定病毒之间的进化关系。
下面来详细了解一下研究结果。
重新审视皮斯病毒相关家族:在此次更新之前,Pimascovirales 目包含多个病毒家族,但此前将所有皮斯病毒及其相关病毒归为一个皮斯病毒科(Pithoviridae)的分类方法,没有充分考虑到这些病毒成员之间的高度多样性,以及皮斯病毒与塞德拉病毒(Cedratvirus)相比与奥菲病毒(Orpheovirus)更近的进化关系。研究人员认为,奥菲病毒基因组更大,感染不同宿主,与皮斯病毒和塞德拉病毒差异明显。因此,研究人员提出重新分类,将皮斯病毒和塞德拉病毒归为皮斯病毒科(Pithoviridae,分为两个亚科),与奥菲病毒科(Orpheoviridae)区分开来,同时引入水病毒科(Hydriviridae)来分类一种具有更大环形基因组的病毒。
更新后的类皮斯病毒分类法介绍
  • 皮斯病毒科(Pithoviridae):该家族包含两个不同的病毒组。塞德拉病毒粒子顶端往往有类似软木塞的结构,而皮斯病毒通常只有一个。塞德拉病毒还拥有皮斯病毒所没有的一些翻译因子基因,且基因组较小。基于这些差异,皮斯病毒科分为正皮斯病毒亚科(Orthopithovirinae)和正塞德拉病毒亚科(Orthocedratvirinae),每个亚科各包含一个属,即 Alpha 皮斯病毒属(Alphapithovirus)和 Alpha 塞德拉病毒属(Alphacedratvirus)。根据已验证的分类标准,Alpha 皮斯病毒属包括两个物种,Alpha 塞德拉病毒属包括四个物种。
  • 奥菲病毒科(Orpheoviridae):奥菲病毒(Orpheovirus IHUMI-LCC2)虽然与皮斯病毒和塞德拉病毒的病毒粒子呈卵形相似,但在详细的多层结构、基因组大小(大于 1.4Mb)、基因含量(大于 1100 个)、ORFans 比例(66%)以及 G + C 含量(25%,而皮斯病毒为 35 - 42%)等方面存在差异,使其成为一个独特家族的代表。目前该家族仅包含 Alpha 奥菲病毒属(Alphaorpheovirus),只有一个物种 Alpha 奥菲病毒(Alphaorpheovirus massiliense)和一个分离株奥菲病毒(Orpheovirus IHUMI-LCC2),不过宏基因组研究表明存在许多相关的环境分离株。
  • 水病毒科(Hydriviridae):水病毒(Hydrivirus)虽尚未分离,但通过宏基因组获得的完整环形 1.6Mb 基因组序列和基因内容显示,它与其他皮斯病毒相关家族成员存在差异。基于此,研究人员引入水病毒科,目前该科包含一个属 Alphahydrivirus,一个物种 Alphahydrivirus permafrostis。
    引入新亚目 Ocovirineae:皮斯病毒相关的三个病毒家族在系统发育上彼此更为接近,与 Pimascovirales 目中的其他三个家族(Ascoviridae、Iridoviridae 和 Marseilleviridae)相比,它们的核心基因进化距离更大,基因组大小、病毒粒子形态结构和细胞内复制模式也不同。为强调这种更紧密的关系,研究人员创建了卵病毒亚目(Ocovirineae),包含皮斯病毒科、奥菲病毒科和水病毒科。
    研究结论和讨论部分表明,此次提出的分类法是基于新的皮斯病毒相关分离株的基因组测序和特征分析,对之前分类法的一次细化。虽然这些病毒具有共同特征,但在基因组大小和结构、基因内容以及 G + C 组成上的差异,足以将它们分入三个不同的家族。考虑到这些病毒在环境中的丰富度和可能的宿主多样性,未来它们可能会进一步增加和多样化。目前大型双链 DNA 病毒的正式分类仍处于早期阶段,此次提出的包含新亚目 Ocovirineae 的分类法只是当前知识状态的一个 “快照”,可能会随着未来的研究发现而进一步修改。这也是国际病毒分类委员会(ICTV)对大型和巨型双链 DNA 病毒分类中首次使用亚目这一分类层级,为其他包含不同进化距离家族的病毒目分类提供了参考,对完善整个病毒分类学体系具有重要意义。

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