人类肠道未培养病毒基因组的高质量组装与功能解析：揭示新型噬菌体及其代谢潜能

本研究通过宏基因组学技术从印度人群粪便样本中鉴定出1090个高质量未培养病毒基因组(MAUViG)，发现8个Caudoviricetes类新种和19个Microviridae科新种，其中4个为全球数据库未收录的全新基因组。研究揭示了7个核心代谢基因(antB/dnaB/DNMT1等)的保守分布，预测了40%基因组的细菌宿主，为理解肠道病毒-宿主互作提供了重要资源。

　　

在人体这个复杂的生态系统中，肠道微生物组被誉为"第二基因组"，而其中的病毒组分——病毒组(virome)更是蕴藏着巨大的未知多样性。尽管高通量测序技术已揭示人类肠道中存在海量病毒序列，但绝大多数仍属于"微生物暗物质"。这些未培养的病毒如何影响宿主生理？它们携带哪些特殊功能基因？这些问题成为当前微生物组研究的重要突破口。

来自玛纳夫·拉赫纳国际研究学院和区域生物技术中心的研究团队在《Virology Journal》发表了一项开创性研究。通过对印度人群粪便样本的深度挖掘，研究人员从61,099条组装序列中筛选出1,090个完整性>90%的高质量未培养病毒基因组(MAUViG)，其中包含4个在任何国际数据库中均未记录的"全新"病毒。这项研究不仅扩展了人类肠道病毒的已知多样性，更通过功能注释揭示了病毒编码的代谢潜能与宿主互作机制。

研究采用多管齐下的技术策略：首先通过病毒颗粒富集和游离DNA提取获得样本，使用CheckV评估基因组完整性；其次运用Kaiju、vCONTACT2和Inphared三种算法进行交叉分类；通过VIRIDIC计算基因组相似性界定新物种；最后采用Pharokka流程进行功能注释，结合PHP和KEGG分析宿主关联与代谢通路。特别值得注意的是，样本来自12名健康印度志愿者，为 underrepresented人群的肠道病毒组研究提供了宝贵数据。

【新型病毒基因组鉴定】
研究团队从788个未在NCBI RefSeq中匹配的基因组中，通过多工具交叉验证鉴定出30个高置信度基因组，包括：
• 8个Caudoviricetes类新种：VIRIDIC分析显示k141_181068_Bac_F_0_14与k141_79271_Bac_F_0_21代表同一属的两个新种，基因组长度34-73kb
• 19个Microviridae科新种：包含3个70-90%相似度的簇，基因组特征符合该科典型范围(4.9-8.9kb，GC含量39.3-50.3%)
• 4个"绝对新"基因组：如13.4kb的k119_1256_SwiBio_F_0_11携带hicB-like毒素-抗毒素系统

【基因组功能图谱】
功能注释揭示出引人注目的发现：
• 结构元件：332个基因组携带tRNA基因(最多达33个)，但CRISPR和tmRNA罕见
• 核心基因谱：所有样本均检出7个保守基因，包括代谢相关DNMT1(DNA甲基转移酶)和dut(dUTP焦磷酸酶)，以及包装蛋白xtmA/xtmB
• 耐药与毒力：检出万古霉素耐药基因vanW和脂质A合成关键酶UDP-N-乙酰葡糖胺转移酶

【宿主互作特征】
PHP预测显示：
• 优势宿主为Ruminococcaceae和Lachnospiraceae等厚壁菌门成员
• 5个Caudoviricetes新种以双歧杆菌(Bifidobacterium)为宿主
• 溶原性特征：携带整合酶的基因组显示与碳水化合物代谢基因的显著关联

这项研究构建了迄今最全面的印度人群肠道病毒基因组资源，其科学价值体现在三个维度：分类学上，27个新物种的发现丰富了病毒多样性认知；功能上，核心代谢基因的保守性提示病毒对宿主代谢的潜在调控；技术上，研究凸显了当前注释工具的局限性——如Phycodnaviridae(藻类病毒)的异常宿主预测暗示算法需改进。

特别值得关注的是，研究发现病毒携带的代谢基因(DNMT1/dnaB等)在不同生活方式(溶原/裂解)中呈现差异分布，这为理解病毒如何通过"代谢劫持"(host takeover)影响肠道菌群功能提供了新线索。正如通讯作者Sudhanshu Vrati强调的，这些发现为后续探索病毒在健康维持和疾病发生中的作用奠定了分子基础，也为开发基于噬菌体的精准干预策略指明了方向。