一种新分离出的巨型病毒——Ushikuvirus，与Clandestinovirus密切相关，其衣壳表面结构以及与宿主细胞的相互作用均具有独特性

病毒宿主互作研究：新成员ushikuvirus的基因组、结构及感染机制分析

　　
近年来，随着病毒分类学研究的深入，一种与Mamonoviridae家族密切相关的 giant virus（大型病毒）——usikuvirus的发现，为理解病毒与宿主互作机制及进化关系提供了新视角。该病毒于2025年首次从日本宇部湖畔分离获得，其基因组长度超过666,605碱基对，包含784个开放阅读框（ORF），其中58%为ORFans（无已知功能的基因片段），25%与Nucleocytoviricota门的其他病毒具有同源性，80%相似序列来自clandestinovirus。这一发现不仅扩展了Mamonoviridae家族的宿主范围，更揭示了病毒在形态学、感染周期及宿主互作机制上的独特特征。

### 病毒分类与基因组特征
usikuvirus属于Nucleocytoviricota门，与Mamonoviridae家族存在亲缘关系。该家族此前仅包含感染Acanthamoeba的medusavirus属，而usikuvirus首次在Tubulinea纲的Vermamoeba vermiformis中发现。基因组分析显示，usikuvirus完整编码H1、H2A、H2B、H3和H4组蛋白，但H2A与H2B基因存在融合现象。这一特征与clandestinovirus高度相似，而不同于Mamonoviridae家族中medusavirus属的基因组成（如euryale缺失H1基因）。此外，usikuvirus基因组包含两个GMC-氧化还原酶基因，与Mimiviridae家族的病毒表面纤毛结构形成对比，提示其在宿主识别机制上具有独特性。

### 病毒结构与感染机制
电子显微镜分析显示，usikuvirus颗粒呈二十面体对称，直径约250纳米，表面覆盖大量短刺状蛋白结构，其中部分刺尖形成独特的“帽状”纤维结构。这一结构特征与medusavirus存在显著差异：后者表面仅有规则分布的短刺和长纤毛，而usikuvirus在五重对称轴周围存在更密集的长纤毛，且在部分刺尖末端形成分支状纤维。糖基化分析进一步证实，usikuvirus表面存在糖链修饰，其GMC氧化还原酶基因与Orpheovirus的对应基因具有高相似性，可能通过糖基化纤维增强宿主结合能力。

感染动力学研究揭示了usikuvirus独特的复制周期：宿主细胞在感染后48小时内开始体积增大，72小时达到最大膨胀（平均尺寸为未感染细胞的2倍），随后逐渐恢复。这一现象与clandestinovirus的感染模式形成对比——后者主要导致细胞裂解。电镜观察显示，病毒在细胞质中形成大量病毒工厂（VF），并伴随核膜解体。通过冷冻电镜单粒子分析，首次在原子分辨率（9.3?）下解析了usikuvirus的二十面体结构，发现其MCP（主要 capsid 蛋白）表面存在16条由6个亚基构成的线性纤维束，这一排列方式在已知的Mimoniviridae病毒中尚未见报道。

### 宿主互作与进化意义
usikuvirus对Vermamoeba的感染表现为特征性细胞病理效应（CPE）：早期细胞呈现丝状形态，中期细胞体积膨胀，晚期细胞核膜解体但未完全裂解。这种差异化的感染过程可能与其独特的病毒释放机制有关——usikuvirus通过胞吐作用持续释放颗粒，而非依赖细胞裂解释放。基因组的进化分析显示，usikuvirus与clandestinovirus的分化时间早于Mamonoviridae家族的形成，这可能与宿主类群（Discosea与Tubulinea）的进化分支相关。值得注意的是，usikuvirus与clandestinovirus在ORF功能注释上存在显著差异：前者缺乏宿主细胞依赖性基因（如RNA聚合酶、mRNA加帽酶），而后者则保留部分宿主相关酶基因。

### 病毒学意义
该病毒的发现挑战了传统分类学框架：首先，其表面纤毛结构与Mimiviridae家族病毒不同，可能代表病毒适应不同宿主的新进化策略；其次，核膜解体现象在Mimoniviridae家族中仅见于Pandoraviridae科，而usikuvirus与Mamonoviridae家族在基因组编码功能上存在差异（如缺乏H1基因的medusavirus euryale）。这些特征提示usikuvirus可能处于Mamonoviridae与Mimiviridae的进化交叉点。

### 实验方法与技术创新
研究团队采用多组学技术解析usikuvirus特性：通过Illumina NovaSeq测序平台完成基因组拼接，利用SPAdes进行从头组装；基于AlphaFold3预测GMC氧化还原酶三维结构，结合PyMOL进行多蛋白复合体模拟；采用冷冻电镜单粒子分析（SPA）结合三维重构技术，首次在原子分辨率下解析了含线性纤维束的usikuvirus capsid结构。这些技术突破为大型病毒的结构生物学研究提供了新范式。

### 未来研究方向
1. **宿主受体研究**：需明确usikuvirus表面纤毛与Vermamoeba膜结合蛋白的互作机制
2. **病毒组装机制**：需解析其独特的线性纤维束在基因组包装中的作用
3. **进化树重建**：建议结合全基因组比较和蛋白质组学数据，建立更精确的进化树模型
4. **致病机制**：需进一步研究核膜解体与细胞体积膨胀的分子联系

该研究不仅完善了Nucleocytoviricota门的分类体系，更为理解病毒如何通过结构创新适应不同宿主环境提供了重要模型。usikuvirus的发现表明，大型病毒在进化过程中可能通过基因重排和蛋白结构创新，发展出多样化的感染策略，这对抗病毒药物设计和病毒防控策略具有指导意义。