近日，海洋地质全国重点实验室博士研究生韦淑珍在《Environmental Microbiology》上发表了题为“Proteomic Analysis of Marine Bacteriophages: Structural Conservation, Post-Translational Modifications, and Phage-Host Interactions”的研究成果，揭示了海洋噬菌体蛋白质组学特征及其与宿主的相互作用。
海洋病毒是海洋生态系统中最小、丰度最高的生命实体，在地球生物地球化学循环中扮演重要的角色。随着宏基因组技术的发展，我们对海洋病毒的多样性已经有较多的了解，但未知功能的基因仍占主导地位，这些未知功能的基因被称为“病毒暗物质”，限制了对病毒生命周期、组装及其与宿主相互作用的理解。
该研究使用蛋白质组的方法分析了13种来自不同宿主、具有不同生活方式、不同形态的侵染细菌的海洋病毒（又称海洋噬菌体），得到了准确的病毒结构蛋白注释结果（图1A），同时根据噬菌体蛋白质的组成、电镜结果并结合已有的其他噬菌体的冷冻电镜研究，绘制了这13种海洋噬菌体的结构模型（图1B）。
图1 多种海洋噬菌体蛋白质组特征及结构模型图
通过对噬菌体蛋白质结构预测以及结构的比较，发现有尾病毒的头部蛋白和尾部相关蛋白既具有保守性，也具有可变性：这些蛋白在关键结构域维持保守性结构，从而保证病毒的稳定性以及相似的宿主侵染机制，同时也通过部分结构域的结构变化以达成适应性进化。此外，该研究还发现具有相似宿主范围噬菌体的尾丝蛋白结构也十分相似（图2），这一发现将有助于我们通过分析尾丝蛋白的结构特征来有效预测噬菌体的潜在宿主谱。
图2 噬菌体尾丝蛋白结构比较
此外，质谱分析还发现部分噬菌体的主要衣壳蛋白、门户蛋白和尾管蛋白等结构蛋白上存在明显的磷酸化和乙酰化的翻译后修饰（PTMs）特征。这些PTMs的位点并不局限在特定结构域，而是分布在不同的蛋白结构中，推测它们具有帮助噬菌体逃避宿主细胞的抗病毒防御系统的潜在生物学功能（图3）。
图3 噬菌体通过结构蛋白的翻译后修饰逃避宿主抗噬系统的机制
该研究由同济大学海洋地质全国重点实验室李江涛教授课题组与深圳大学高等研究院张锐教授课题组合作完成。第一作者为我室博士生韦淑珍，合作者包括厦门大学硕士生王阿楠、香港科技大学（广州）蔡兰兰副研究员、深圳大学马瑞洁博士和自然资源部第四海洋研究所卢龙飞高级工程师。
全文链接：https://doi.org/10.1111/1462-2920.70099