巨型病毒转录与翻译的时空定位：揭示拟菌病毒在阿米巴宿主细胞内的精确复制机制

这篇研究通过开发单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH）技术，首次精确定位拟菌病毒（Mimivirus）在阿米巴宿主细胞内的转录与翻译位点。研究发现，病毒转录发生于病毒工厂（VF）内由核心残留定义的特定区域，而翻译则在其外围环状结构完成，揭示了巨型病毒与宿主互作的空间分异机制，为理解复杂病毒生命周期提供了新视角。

　　

Setting up smFISH for giant viruses
研究团队针对拟菌病毒主要衣壳蛋白（mcp）基因设计了35条特异性探针，通过优化杂交条件（20%甲酰胺，37°C过夜），建立了首个适用于巨型病毒的单分子mRNA荧光原位杂交（smFISH）技术。该技术灵敏度可检测单个mRNA分子，且RNase处理对照验证了信号特异性。

Mimivirus mcp mRNA localization changes during the infection cycle
感染时间进程显示：

• 早期（<3 h.p.i）：无mcp mRNA表达
• 中期（4 h.p.i）：多个早期病毒工厂（eVFs）形成，但未检测到mcp转录
• 晚期（6 h.p.i）：成熟病毒工厂（VF）形成后，mcp mRNA呈环状分布于VF外围
• 末期（20 h.p.i）：mRNA同时出现在VF内部离散位点（DAPI弱信号区），提示这些区域为活跃转录位点

The original viral cores in a mature VF may define the location of separate transcription sites
多重感染实验（MOI 0.5-10）揭示：

• eVF数量与MOI呈正相关（Spearman's rho=0.783）
• 晚期VF内mRNA斑点数与初始eVFs数量高度一致（P<2.2e-16），表明病毒核心残留结构持续作为独立转录单元
• 相分离现象可能维持这些转录区室的物理隔离

More eVFs do not necessarily lead to more viral copy numbers produced by the VF
数字PCR（dPCR）检测发现：

• 中期（4 h.p.i）：DNA拷贝数随MOI增加至5时达平台期
• 晚期（14 h.p.i）：MOI≥2时拷贝数饱和，提示成熟VF存在复制容量上限
• 病毒通过核心残留结构实现转录位点固定化，但DNA复制受空间/资源限制

Translation of Mimivirus mRNA takes place in a ring surrounding the VF
多技术联用揭示翻译机制：

• 荧光非经典氨基酸标记（FUNCAT）显示新合成蛋白与外围mRNA环共定位
• 宿主核糖体RNA（rRNA）和DiD标记的膜结构同样富集于VF外围，形成粗糙内质网（ER）样结构
• 与痘病毒不同，拟菌病毒严格区分VF内转录与外围翻译的时空分隔

Conclusion
该研究通过创新成像技术揭示了：

1. 病毒核心残留结构作为"转录中心"的持续性
2. VF外围环状区室化翻译工厂的组装机制
3. 巨型病毒通过相分离实现复制区室的空间组织
   这些发现为理解核质大DNA病毒（Nucleocytoviricota）的进化适应性提供了新范式，其方法学可拓展至其他病毒研究领域。