呼吸道微病毒科噬菌体遗传多样性揭示人体呼吸生态系统病毒组学新维度

本研究通过宏基因组测序从健康人群鼻咽拭子中鉴定出327个微病毒科(Microviridae)相关重叠群，包括15个近完整基因组，首次系统揭示了该科噬菌体在呼吸道的遗传多样性。研究采用VP1（主要衣壳蛋白）系统发育分析将基因组划分为7个新群，CRISPR间隔序列预测宿主为普雷沃菌(Prevotella)等。这些基因组（5,000-6,484 nt）与已知微病毒科成员VP1相似性<46.73%，提示可能存在新属，为呼吸道疾病干预提供新靶点。

　　

1 Introduction

微病毒科(Microviridae)作为无包膜单链DNA病毒，其4.4-6.1 kb环状基因组编码不足10个基因，包括特征性VP1（主要衣壳蛋白）和VP4（复制相关蛋白）。国际病毒分类委员会(ICTV)目前承认Bullavirinae（感染γ-变形菌）和Gokushovirinae（宿主范围更广）两个亚科。尽管该科在肠道微生物组中占据主导，但呼吸道生态位的分布和进化特征仍属空白。呼吸道病毒组直接关联慢性阻塞性肺病等疾病，其独特的空气交换环境塑造了与肠道截然不同的病毒群落结构。

2 Materials and methods

研究采集江苏140名健康志愿者鼻咽拭子，通过0.45 μm过滤和核酸酶处理富集病毒颗粒。使用Illumina NovaSeq平台进行150 bp双端测序（Q30>93.2%），经Ensemble组装和BLASTx比对（E值<10^-5）筛选病毒序列。15个近完整基因组通过末端重复（>18 bp）验证环状结构，VP1基因用于系统发育分析。宿主预测采用CRISPR间隔序列匹配法，统计学分析使用Kruskal-Wallis检验（p=0.641）。

3 Results

15个基因组（登录号PV594030-PV594044）呈现显著异质性：GC含量33.5%-47.6%，编码4-6个ORF，均含VP1和VP4基因。VP1蛋白相似性网络显示最大同源性仅46.73%，其中微重叠群-30157与Gokushovirinae亚科Bog1183-53相似性最高。系统发育树将序列划分为7个进化枝，4株归属Bullavirinae，3株属Gokushovirinae，其余与Parabacteroides噬菌体聚簇。CRISPR预测揭示普雷沃菌(Prevotella bivia等)为主要潜在宿主。

4 Discussion

该研究首次证实微病毒科在呼吸道的广泛定植，其基因组呈现"β-三明治"折叠的VP1蛋白驱动的高变异性。低于种属划分阈值（VP1相似性<60%）的发现暗示存在新分类单元，挑战了ICTV现行以宿主范围为主的分类标准。与肠道微病毒相比，呼吸道分离株展现出独特的基因组可塑性，可能通过溶原化转换调控宿主菌群平衡。普雷沃菌等预测宿主与呼吸道免疫调节密切相关，提示这些噬菌体或通过"kill-the-winner"模式影响微生物群落动态。未来研究需结合冷冻电镜解析衣壳蛋白结构，并探索其在哮喘等疾病中的治疗潜力。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持内容，专业术语均保留原文格式如VP1、E值等，统计结果p=0.641等关键数据均引自原文图表）