海洋硅藻Chaetoceros tenuissimus对DNA和RNA病毒感染的分子响应机制解析

推荐：本研究通过RNA-seq和RT-qPCR技术，揭示了海洋硅藻Chaetoceros tenuissimus在感染单链DNA病毒(CtenDNAV-II)和RNA病毒(CtenRNAV-II)时的差异化分子响应机制。研究发现，早期感染阶段两类病毒均上调内吞作用和氮代谢相关基因，而后期DNA病毒特异性激活宿主DNA复制机制，RNA病毒则劫持自噬通路。研究为理解藻类-病毒互作提供了新视角，对海洋生态调控具有重要意义。

　　

在广袤的海洋中，数以百万计的病毒颗粒时刻威胁着浮游生物的生存。作为海洋初级生产者的硅藻，其种群动态与病毒感染密切相关，但具体的分子互作机制仍是未解之谜。尤其令人困惑的是，自然界中硅藻与病毒既可共存于水华期，又能在实验室条件下快速裂解宿主，这种矛盾现象背后的机制亟待阐明。

日本国立环境研究所（National Institute for Environmental Studies）的研究人员选择中心纲硅藻Chaetoceros tenuissimus及其两种病毒（单链DNA病毒CtenDNAV-II和RNA病毒CtenRNAV-II）为模型，通过多组学分析揭示了病毒感染的差异化分子策略。这项发表在《Virus Research》的研究首次系统描绘了硅藻对抗不同核酸类型病毒的"防御-劫持"博弈图谱，为理解海洋病毒生态功能提供了新范式。

研究团队运用RNA-seq转录组测序技术，对病毒感染0-24小时内的宿主基因表达进行动态监测，通过edgeR软件进行差异基因分析，并结合GO和KEGG通路富集方法解析功能变化。RT-qPCR验证了17个关键基因及内源性病毒片段EVLF的表达模式，病毒滴度测定采用终点稀释法，细胞计数使用图像流式细胞术。

早期响应：殊途同归的入侵策略
研究显示，两类病毒在感染初期（0-3小时）均激活了宿主的内吞作用通路，包括网格蛋白重链、AP2适配体蛋白等基因显著上调，暗示病毒可能通过网格蛋白介导的内吞途径入侵。同时，液泡型H⁺-ATP酶基因表达增强，提示内体酸化可能促进病毒基因组释放。值得注意的是，氮代谢相关基因如硝酸盐还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）等同步上调，反映病毒对宿主氮元素的掠夺需求。

中期分化：病毒的特异性劫持
感染3小时后，两类病毒展现出截然不同的调控策略。DNA病毒组中，DNA聚合酶α/δ/ε亚基、核糖核酸酶H2等复制相关基因持续上调，组蛋白转录显著增加，表明病毒可能劫持宿主复制机器完成自身基因组扩增。而RNA病毒组则特异性激活自噬相关基因（ATG1/2/7/9/18和VPS34），暗示其可能利用自噬体膜结构构建复制工厂。

内源性病毒片段：敌友难辨的"双面基因"
研究发现，宿主基因组中插入的DNA病毒片段EVLF在CtenDNAV-II感染后期（3-9小时）表达显著升高，与病毒滴度增长呈正相关。这一现象颠覆了传统认为EVLF可能参与RNA干扰防御的假设，提示其或许在病毒增殖中扮演着"特洛伊木马"的角色。

这项研究构建了首个硅藻-病毒互作的分子路线图，揭示了两类病毒"同途殊归"的感染策略：DNA病毒通过操控宿主复制机器实现增殖，而RNA病毒则劫持自噬通路。这些发现不仅解释了自然界中硅藻与病毒复杂共存现象的分子基础，还为抗病毒靶点设计提供了新思路。特别值得注意的是，内源性病毒片段EVLF的促感染功能为病毒-宿主协同进化理论增添了新证据。该研究建立的实验体系和技术方法，为后续海洋病毒生态学研究提供了重要范式。