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裸病毒（Nudiviruses）是一类已知感染节肢动物宿主的双链DNA病毒。仅从甲壳类宿主中就已鉴定出约20种不同的裸病毒。在甲壳类动物中，肝胰腺是感染的主要靶器官，在组织学制备下，由于核内病毒质（viroplasm）的不断增长，细胞核呈现肥大形态。约拿蟹
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裸病毒（Nudiviruses）是一类已知感染节肢动物宿主的双链DNA病毒。仅从甲壳类宿主中就已鉴定出约20种不同的裸病毒。在甲壳类动物中，肝胰腺是感染的主要靶器官，在组织学制备下，由于核内病毒质（viroplasm）的不断增长，细胞核呈现肥大形态。约拿蟹（Cancer borealis）是美国新英格兰地区一个新兴渔业的目标物种。研究人员利用组织学和宏基因组学工具表征了一种新的裸病毒，包括病理学特征描述以及对97,677 bp基因组的测序，该基因组编码93个开放阅读框（Open Reading Frame, ORF）。该基因组具有与其他伽马裸病毒（Gammanudivirus）相似的基因共线性（genetic synteny）。基于17个蛋白的串联系统发育树，该病毒在系统发育上也与伽马裸病毒属的其他成员聚为一支。比较基因组学揭示了所有伽马裸病毒物种中多达66个保守基因，其中包括一个推测的去泛素化酶（deneddylase）基因，该基因似乎不存在于所有其他裸病毒谱系中。发现并鉴定这种裸病毒为一种可能对新兴渔业构成潜在风险的新病原体提供了更详细的信息。
论文解读：
一、研究背景与意义
裸病毒科（Nudiviridae）是一类感染节肢动物的双链DNA病毒，目前已正式划分六个属：甲型裸病毒属（Alphanudivirus）、乙型裸病毒属（Betanudivirus）、伽马裸病毒属（Gammanudivirus）、德尔塔裸病毒属（Deltanudivirus）、艾普西隆裸病毒属（Epsilonnudivirus）和泽塔裸病毒属（Zetanudivirus）。其中，伽马裸病毒属和艾普西隆裸病毒属主要感染甲壳类宿主，在全球淡水和海洋环境中均有发现，迄今已鉴定出21个物种。裸病毒在甲壳类动物中主要感染肝胰腺（hepatopancreas）上皮细胞，感染后细胞核因核内病毒质增长而呈现肥大形态，可通过组织病理学诊断。裸病毒感染可导致养殖动物的消耗性疾病（wasting disease），抑制繁殖并改变宿主行为，对渔业资源的可持续性和经济效益构成潜在威胁。
约拿蟹（Cancer borealis）是北美东海岸的商业渔业物种。据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）数据，该渔业自1974年首次记录渔获量以来，年产值已从不足100万美元增长至2022年左右的超过2000万美元。随着渔业价值不断提升，探索可能限制渔业潜力和可持续性的因素（包括疾病因素）变得尤为重要。然而，迄今为止针对该宿主物种疾病的研究十分有限。本研究在组织学检查中发现约拿蟹肝胰腺存在病毒样病理变化，随后通过宏基因组测序揭示了一种新型裸病毒，为理解该新兴渔业面临的潜在病原风险提供了重要基础数据。
二、研究内容与主要发现
研究人员从美国罗德岛州沿海采集了93只约拿蟹，通过组织病理学、宏基因组测序、基因组注释、比较基因组学和系统发育分析等手段，鉴定并表征了一种新型裸病毒，命名为约拿蟹裸病毒（Cancer borealis nudivirus, CbNV）。该病毒具有环状基因组，全长97,677 bp，GC含量为31.15%，编码93个开放阅读框，其中30个为裸病毒科保守核心基因。系统发育分析表明，CbNV聚类在伽马裸病毒属内部，是该属中系统发育位置介于虾类感染谱系与其他十足目感染谱系之间的物种。比较基因组学分析确定了伽马裸病毒属内66个保守基因，其中包含一个仅在伽马裸病毒属中存在的推测去泛素化酶基因（pmnv_080-like），该基因可能通过水平基因转移获得。该病毒的发现标志着已知感染蟹类的第七种裸病毒，也是约拿蟹中发现的首种病毒。
三、关键技术与方法
研究人员于2018年9月在美国罗德岛州沿海使用陷阱和海底抽吸方式采集约拿蟹样本（n=93）。组织病理学分析采用标准苏木精-伊红（H&E）染色 protocol 进行光学显微镜观察。基因组研究选取一例感染核数量较多的个体肝胰腺组织，使用Qiagen DNeasy Blood & Tissue Kit提取DNA后，交由Psomagen公司进行宏基因组测序（150PE，NovaSeqX平台，25 Gb原始数据）。序列经Trimmomatic修剪、SPAdes v.4.0.0组装，利用裸病毒核心基因蛋白数据库进行筛选，获得单一环状contig并以DNA聚合酶为起点进行定向。基因组注释采用GeneMarkS，p6.9基因通过Expasy Translate手动注释，Proksee用于可视化基因组注释，Clinker用于基因共线性比较。系统发育分析选取17个核心蛋白构建串联比对，使用MAFFT（L-INS-i）进行比对，IQ-TREE进行最大似然（Maximum Likelihood, ML）分析，模型选择依据贝叶斯信息准则（BIC），最终采用Q.PFAM+F+I+G4模型，分支支持率通过1,000次bootstrap重复评估。
四、研究结果
4.1 病理学特征
组织病理学检查显示，93只约拿蟹中有11只的肝胰腺上皮细胞出现肥大嗜碱性细胞核，核内可见红色至深紫色染色区域，并伴有嗜酸性区域和对应宿主染色质的深蓝色区域。肥大的细胞核边缘可见染色质边集（marginated chromatin），这是核内蛋白质性病毒质增长所致。宿主未见明显免疫反应，肝胰腺小管基本未受影响，但在部分个体中观察到肝胰腺表皮细胞（主要为α细胞）从基底膜脱落。多数感染个体仍可见大量脂质储存区域，表明感染个体的肝胰腺总体健康状况尚可。据此计算，罗德岛种群中该病毒病理变化的最低流行率为12%。感染个体体型范围从5 mm头胸甲宽（carapace width, CW）的幼体到94.2 mm CW的成体不等。部分感染个体同时伴有其他病原体感染，包括鳃部纤毛虫原生动物、肠道棘头虫、蟹鳃腔桡足类、细菌性肝胰腺炎、系统性细菌败血症以及肝胰腺上皮中的Pseudohepatospora borealis。
4.2 基因组学特征
CbNV基因组为环状DNA，全长97,677 bp，GC含量31.15%，是目前已测序裸病毒中基因组最小的物种。基因组编码93个开放阅读框，其中30个为裸病毒科保守核心基因，包括dnapol、ac92/p33、vp91、odv-e56（pif-5）、p47、pif-0/p74、pif-1、pif-2、pif-3、pif-4、pif-6、fen-1、vp39、lef-4、lef-5、lef-8、lef-9、tk1、tk2、tk3、p6.9、integrase、vlf-1、38k、helicase、helicase-2、ac81、gbnv_gp19、gbnv_gp67、11k。基因组中存在helicase 2和vlf-1的基因重复，但未发现gbnv_gp51和gbnv_gp58的同源基因。蛋白质相似性分析显示，CbNV与CmNV（32/93）相似性最高，其次为HgNV（17/93），另有14个基因是CbNV独有的。
4.3 伽马裸病毒属保守基因分析
通过比较10个伽马裸病毒物种的基因组，研究人员确定了66个在该属内保守的基因，其中包括30个裸病毒科核心基因和36个伽马裸病毒属特异性保守基因。这36个属特异性基因按功能可分为：甲基转移酶、结构蛋白、泛素化相关蛋白、转移酶、脱羧酶、核糖体相关蛋白、核糖核酸酶、推定DNA连接酶、推定蛋白转位酶、凋亡相关蛋白、转录因子、钙离子转运相关蛋白、推定核孔蛋白（nucleoporin）以及去泛素化酶等类别。其中18个基因具有计算预测的功能，其余18个功能未知。特别值得注意的是，pmnv_080-like基因（CbNV中为cbnv_068）仅存在于伽马裸病毒属中，在其他裸病毒类群中均未发现。该基因编码的蛋白质经HHpred和InterProScan预测可能具有去泛素化酶功能，与疱疹病毒中保守的同类基因存在功能同源性。在疱疹病毒中，去泛素化酶引导含病毒基因组的衣壳到达宿主细胞核，在裸病毒中可能发挥类似作用。此外，cbnv_071编码一个预测的核孔蛋白，可能也参与裸病毒衣壳向宿主细胞核的转运过程。该基因在不同物种间蛋白质序列保守性低于32%，呈现高度变异特征。
4.4 系统发育分析
基于17个核心蛋白串联的最大似然系统发育分析显示，CbNV在伽马裸病毒属内部占据一个独特位置。在伽马裸病毒属基部，MrNV是最早分支的分离株（bootstrap支持率：100%），随后是虾类感染物种形成的单一分支（PvNV和PmNV，bootstrap支持率：64%）。CbNV位于虾类感染伽马裸病毒之上，作为姐妹支系（bootstrap支持率：91%），先于其余蟹类、螯虾和龙虾感染物种分支。其余病毒分离株分为两个主要簇：一个仅包含蟹类感染分离株（EsNV、ApNV、CharyNV和MmNV，bootstrap支持率：100%），另一个感染更广泛的宿主范围，包括螯虾、龙虾和蟹类宿主（AupNV、PlNV、CmNV、CsNV和HgNV，bootstrap支持率：100%）。CbNV与CmNV的patristic距离最近（1.109），其次为HgNV（1.111）。在串联蛋白序列相似性方面，PlNV与CbNV最为相似（58%蛋白序列相似性）。
五、讨论与结论
本研究从约拿蟹肝胰腺组织中鉴定了一种新型裸病毒CbNV，这是约拿蟹中首次发现的病毒。CbNV是目前已测序十足目甲壳类感染裸病毒中基因组最小的物种，系统发育上聚类于伽马裸病毒属。该病毒的发现为理解伽马裸病毒属的基因保守性提供了重要数据，确定了66个属内保守基因，其中pmnv_080-like基因仅在伽马裸病毒属中保守存在，可能是在伽马裸病毒属出现后约1亿年前通过水平基因转移获得的。CbNV在伽马裸病毒属内部处于虾类感染谱系与蟹类/螯虾/龙虾感染谱系之间的过渡位置，可能是连接这两类感染谱系进化历史的关键物种。该病毒的发现标志着已知蟹类感染裸病毒增加至第七种，所有已知蟹类感染裸病毒均聚类在伽马裸病毒属内，支持了裸病毒从昆虫向甲壳类宿主转移的最初事件不太可能涉及蟹类宿主的假说。
在约拿蟹种群中，CbNV的最低流行率为12%，与其他蟹类种群的裸病毒感染率相当。该病毒可能影响约拿蟹的生长、行为和繁殖潜力，对新兴渔业的管理和可持续发展具有潜在意义。研究人员正在开展一系列实验，以确定传播途径、感染个体的命运以及可能改变陷阱功能的行为变化。该研究强调了疾病监测在维持渔业可持续性中的重要性，为未来约拿蟹渔业的疾病监测提供了基线数据。
