一类称为crassvirus（也被称为crassvirales、噬菌体、crass样噬菌体）的病毒是人类肠道中最丰富的一组病毒，它们在塑造肠道微生物组、影响健康和疾病方面可以发挥重要作用。在一项新的研究中，来自爱尔兰科克大学学院APC 微生物组研究所和英国约克大学的研究人员完成了有史以来第一种称为ΦcrAss001的crassvirus的结构图谱。相关研究结果于2023年5月3日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Structural atlas of a human gut crassvirus”。
这些作者首次在实验室中培养了一种crassvirus，并开发出了这种肠道病毒的详细原子级结构。这类肠道病毒被认为在塑造人类微生物组的组成和功能方面发挥着作用。在实验室中培养它们的能力，加上这个新构建的结构图谱，将促进探究它们在肠道微生物组功能和人类健康中的作用所需的研究。关键的突破包括确定这种crassvirus病毒携带的多种货物蛋白的存在，包括找到一种同时占据该病毒头部和尾部的蛋白。这一发现使得他们能够预测该病毒如何将它的DNA注入它的细菌宿主的机制。
这些作者还发现了一种新的蛋白折叠，它起到了“看门人”的作用，控制着病毒颗粒的进出。此外，他们如今能够为之前被认为是假设的病毒基因分配功能。
论文共同作者、APC 微生物组研究所创始首席研究员Colin Hill教授说，“这类病毒可能是与人类相关的最丰富的生物实体，然而我们在不到十年前才发现它们，所以这一切都相当新颖，非常令人兴奋。”
Hill说，“培养病毒是一个重要的研究里程碑和突破。从本质上讲，你必须能够培养它才能了解它，一旦我们在APC 微生物组研究所开发了培养这种病毒的能力，我们就能够联系约克大学的同事，帮助研究它的所有精致细节。最终的结构确实很漂亮，是对APC 微生物组研究所和约克大学多年来精心工作的恰当回报。”
论文共同作者、APC 微生物组研究所的Andrey N. Shkoporov教授补充说，“这项研究强调了为什么付出必要的努力在实验室中研究病毒仍然很重要。我们可以从DNA测序和计算生物学中学到很多东西，但你真地需要在实验室里培养病毒，以充分了解它，并为未来的实验提供信息。”
APC 微生物组研究所的研究人员已研究肠道病毒组（gut virome）超过十年，并对这些高度多样化的病毒的了解做出了重大贡献。肠道病毒组包含在胃肠道中，因人类文化、生活方式和地点的不同而有所不同。Shkoporov教授计划继续研究肠道病毒组，包括细菌病毒在抗生素耐药性传播中的潜在作用。
最初，研究人员只是通过分析从肠道样本中获得的DNA序列来了解这种crassvirus病毒的存在，但在2018年取得了重大突破，当时包括Shkoporov、Hill、Ekaterina Khokhlova以及APC 微生物组研究所的其他科学家组成的一个研究团队首次成功培养了crassvirus的一个成员。这使得他们能够与约克大学的Fred Antson教授和Oliver Bayfield博士合作，利用低温电镜（cryo-EM）技术进一步研究该病毒，全面绘制构成这种病毒颗粒的1440个蛋白。
APC 微生物组研究所首席研究员John F. Cryan教授说，“祝贺Hill教授和Shkoporov教授完成了APC 微生物组研究所最新的重要研究，该研究提供了详细的crassviruses结构-功能图谱，该图谱与比较序列分析一起使我们能够对参与病毒颗粒组装和感染的大多数以前未表征的蛋白赋予功能。”
参考资料：
Oliver W. Bayfield et al. Structural atlas of a human gut crassvirus. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06019-2.
