Nedavno je tim za istraživanje virusa dubokog mora (DVRT), predvođen istraživačem Jian Huawowom sa Škole za nauku o životu i tehnologiji, Šangajskog univerziteta Jiaotong, objavio istraživački rad pod naslovom "Sistematska analiza morskih lizogena i provirusa" u časopisu Nature Communications, an međunarodni autoritativni časopis. Sistematska analiza morskih lizogena i provirusa". Dr Yi Yi je bio prvi autor rada, prof. Jian Huawu je bio odgovarajući autor, a prof. Xiao Xiang je pružio značajnu podršku istraživanju. Istraživanje je također podržao Tim Međunarodnog centra za istraživanje dubokog života (IC-DLI).
Virusi su najzastupljeniji živi organizmi na Zemlji, a više od 90% svjetskih virusa nalazi se u okeanima i igraju važne ekološke funkcije. Za razliku od moćnih virusa, koji imaju samo ciklus lize, blagi virusi obično integriraju svoj genetski materijal u genom domaćina (ovi domaćini se nazivaju lizogeni mikroorganizmi) i imaju i lizogeni i lizogeni životni ciklus. Prethodne studije morskih virusa davale su prednost virulentnim virusima, a manje pažnje je posvećeno blagim virusima. Posljednjih godina, višestruki dokazi sugeriraju da su blagi virusi i lizogeni fenomeni prevladavaju u morskom okolišu. Međutim, ovi dokazi dolaze iz analize malih uzoraka, a još uvijek nedostaje sistematska procjena raznolikosti i obrazaca distribucije blagih morskih virusa, što uvelike ograničava naše cjelokupno znanje o morskim virusima. U ovom radu, istraživači su konstruisali skup podataka o genomu genoma mikroba morskih prokariota (MPGD) i skup podataka o genomu genoma blagog virusa mora (MTVGD), koji sadrže 12.080 morskih prokariotskih i 12.918 blagih virusnih genoma, respektivno, i pokrivaju glavne okeanske regije svijeta (Pacific Okean, Atlantski okean i Indijski okean, itd.), uzdužne dubine (0-11094 m) i dva glavna ekološka tipa vodenog stupca/sedimenta (Slika 1).
Na osnovu ova dva skupa podataka, istraživači su otkrili da su lizogeni mikroorganizmi široko rasprostranjeni u globalnim okeanima sa ukupnom pokrivenošću od 40,4%. Lizogenija je široko rasprostranjena u velikom broju morskih mikrobnih taksona, pri čemu bakterije imaju znatno veće stope lizogenije od arheja. Lizogena pokrivenost se povećavala sa povećanjem dubine vode u vodenoj sredini i mogla bi dostići 52,8% u dubokomorskim (dubina veća ili jednaka 1000 m) vodama; dok je u osnovi bio stabilan u okruženju morskih sedimenata, održavajući se između 46.1-48.7%. Sistematske analize su pokazale da je razlika između morskih lizogenih i nelizogenih mikroorganizama opsežna i značajna, te da imaju značajno različite genomske i životne karakteristike: lizogeni mikroorganizmi imaju tendenciju da pokazuju veće veličine genoma, nižu gustoću kodiranja proteina, veći sadržaj GC i brže potencijalne stope rasta.
Slika 1. Pregled konstrukcije skupa podataka o morskom prokariotskom genomu (MPGD) i skupa podataka o umjerenom virusnom genomu (MTVGD) i distribucija morskih lizogenih mikroorganizama.
Istraživači su identifikovali potencijalno važne taksone među virusima (tVC) u okeanima kroz mrežu interakcije između virusa i domaćina, uključujući 369 tVC sa sposobnošću zaraze među rodovima, što pruža važnu podršku podacima za izolaciju i identifikaciju međuvirusnih virusa u budućnosti ( Slika 2). Nadalje, istraživači su otkrili potencijalni utjecaj tVC-a na evoluciju genoma, metaboličko remodeliranje i ekološke funkcije morskih mikroorganizama kroz identifikaciju pomoćnih metaboličkih gena, analizu mjesta integracije i izračun sposobnosti virusa-domaćina. Kako bi bolje razumjeli funkcije virusa morske plijesni, istraživači su također pokazali da su virusi morske plijesni aktivni i mogu značajno utjecati na ekspresiju gena koji se odnose na redukciju asimilatornog sulfata, sistem izlučivanja tipa III, pokretljivost i tako dalje, koristeći reprezentativno dubokomorski virus-domaćin kroz uništavanje gena, detekciju granične frekvencije, sekvenciranje transkriptoma i druge eksperimente.
Slika 2. Distribucija virusa morske plijesni i mreže interakcija s prokariotskim mikrobnim domaćinima
Ovaj rad pruža važan osnovni skup podataka za proučavanje morskih virusa, značajno doprinosi našem cjelokupnom znanju o morskim lizogenim mikroorganizmima i blagim virusima, otkriva potencijalne ekološke funkcije blagih virusa u morskim biogeokemijskim ciklusima i popunjava slabe karike u znanju. sistem morskih virusa.
Ovu studiju podržali su Nacionalna fondacija za prirodne nauke Kine (42176095, 41921006), Nacionalni program za ključna istraživanja i razvoj Kine (2021YFF0501302), Deep Blue program Šangajskog univerziteta Jiaotong (SL2021PT201) i Fondacija za prirodne nauke iz Sanya Yazhou Bay Science and Technology City, zajednički projekat Programa nauke i tehnologije provincije Hainan (2021JJLH0057).
