摘要 病毒工厂（viral factories, VFs）是动态的、由病毒诱导的微区室，作为宿主细胞内病毒基因组复制、转录和病毒粒子组装的中枢。这些结构利用独特的病毒机制重塑细胞架构，以创建专门的复制细胞器并提高病毒增殖效率。VFs在RNA和DNA病毒之间——从呼肠孤病毒（reoviruses）和痘病毒（poxviruses）到核质病毒门（Nucleocytoviricota）——展现出显著的结构和功能多样性。一些VFs被宿主来源的膜包裹，而另一些则以液-液相分离（liquid–liquid phase separation, LLPS）形成的生物分子凝聚体形式存在。VFs招募宿主脂质、细胞骨架元件和代谢酶，有效地重编程细胞内环境以利于病毒复制。本综述全面审视了跨越广泛病毒谱系和宿主系统的病毒工厂的分子组成、超微结构和生物发生。研究人员描述了膜包被型和相分离型VFs及其劫持宿主机器以创建这些复制细胞器的机制，并探讨了病毒保护复制中间产物免受宿主免疫应答的策略。本文特别关注了核质病毒门巨型病毒（giant viruses, GVs）所形成的复杂VFs，这些病毒在空间上区室化复制和转录、排除核糖体并招募宿主线粒体和膜的能力模糊了病毒与细胞组织之间的界限。通过整合细胞生物学和演化病毒学的研究成果，本综述提出，病毒工厂为理解病毒-宿主共演化提供了概念性框架，并为其组织方式如何可能塑造了真核复杂性的出现提供了新见解。
引言
病毒是"非生命"的微观感染机器，具有劫持宿主细胞通路以产生病毒后代并常常诱导细胞死亡的独特机制。病毒工厂是这些机制的典型范例，也被称为复制区室（replication compartments）、病毒质（viroplasms）或包涵体（inclusion bodies）。VFs是在许多病毒系统中观察到的特化结构，通过在宿主中创建优化的微环境来增强复制效率并促进免疫检测的逃逸，以支持感染的各个阶段，如基因组复制、转录和病毒粒子组装。VFs在工厂大小、细胞内的分布、蛋白质组成及细胞内区室化特性方面因病毒分类而异。
病毒中存在对感染至关重要的中央复制枢纽，这揭示了VFs的潜在演化意义。DNA复制、基因组包装和病毒粒子形态发生通常在这些结构内不同的空间区域中被协同调控。VFs的分布让人联想到细胞区室化，与真核细胞器（如细胞核）存在引人注目的平行性。这种演化趋同对于研究人员理解更为精致且视觉上引人注目的复制中心——如核质病毒门（也称巨型病毒）的复制中心——具有根本性意义。许多（甚至大多数）GVs组装出广阔的、膜包被的工厂，真正模糊了病毒与细胞组织之间的界限，同时也激发了关于病毒及其复杂性的新问题。事实上，这些病毒拥有大型复杂基因组，编码翻译系统的元件，如DNA复制和修复酶、RNA加帽机器以及细胞骨架动力学调节因子。一个引人注目的复杂性例子是Tupanvirus，它编码全部20种氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases）。有趣的是，GVs还携带编码许多功能未知的假定蛋白的遗传物质，这凸显了研究人员对其感染机制理解的有限性。本文探讨了病毒区室化如何重塑病毒-宿主相互作用，以及病毒工厂对真核细胞复杂性出现的影响。
感染过程中病毒工厂的结构与组成
VFs通常由病毒核酸、复制酶、转录机器、结构蛋白以及在某些情况下翻译组分或被招募的宿主细胞器组成。然而，VFs在不同病毒分类中展现出独特的结构特征和组成元件。一些特征包括明确膜结构的存在、细胞内定位的变化以及宿主资源利用方式的差异。
RNA病毒工厂
几乎所有已知的RNA病毒在细胞质中组装。RNA病毒的VFs通常由宿主来源的膜或通过液-液相分离（LLPS）形成的生物分子凝聚体构成。例如，宿主来源的脂质膜在许多RNA病毒感染中被观察到，如黄病毒（flaviviruses，+ssRNA病毒）。登革病毒和寨卡病毒两种黄病毒的感染均诱导内质网（endoplasmic reticulum, ER）膜内陷。这些内陷明显位于粗面ER中，形成囊泡包（vesicle packets）和卷曲膜（convoluted membranes），作为复制枢纽。脊髓灰质炎病毒（Poliovirus，小核糖核酸病毒科Picornaviridae成员）也在粗面ER处形成复制复合物。粗面ER的重排可能为病毒RNA提供接触核糖体的途径以便进行后续翻译。此外，小核糖核酸病毒和一些黄病毒（如丙型肝炎病毒HCV）重组高尔基体和ER膜，形成富含磷脂酰肌醇-4-磷酸（phosphatidylinositol-4-phosphate, PI4P）的复制细胞器，PI4P是病毒RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）3D
pol的直接结合伴侣。据认为，这种相互作用驱动RdRp 3D
pol定位到复制细胞器，并促进病毒复制复合物进一步活性的稳定性。此外，胞质脂滴和膜囊泡也是HCV（黄病毒科）感染中病毒复制的重要驱动因素，特别是形成可能与病毒复制工厂形成相关的"膜网"（membranous web）。Flock house病毒（dsRNA）复制诱导类似变化，但发生在线粒体的膜间隙中。此外，所有已知的冠状病毒（+ssRNA，如SARS-CoV、SARS-CoV-2、MERS-CoV）均产生源自ER-高尔基体中间区室（ER-Golgi intermediate compartment, ERGIC）的双层膜囊泡（double-membrane vesicles, DMVs），病毒RNA合成在此进行。布尼亚病毒科（Bunyaviridae，?ssRNA），如Bunyamwera病毒，利用高尔基体膜与线粒体形成相互作用作为病毒复制区室。这些区室由附着于球状体（spherule）的管状结构组成。有趣的是，甲病毒（alphaviruses，如基孔肯雅病毒Chikungunya virus和塞姆利基森林病毒Semliki virus，披膜病毒科Togaviridae，+ssRNA）在质膜处形成称为球状体的膜性复制细胞器。球状体复制区室也在番茄丛矮病毒科（Tombusviridae，+ssRNA）和雀麦花叶病毒科（Bromoviridae，+ssRNA）感染中被观察到，分别定位于宿主细胞的过氧化物酶体和ER。
一些RNA病毒组分也经历LLPS，形成生物分子凝聚体并在无膜包裹的情况下浓缩病毒蛋白和RNA。在SARS-CoV-2感染中，除DMVs外，其核衣壳蛋白（nucleocapsid protein）经历LLPS，促进RNA在细胞内第二个不同的工厂位点中的包装。使用SARS-CoV-2核衣壳蛋白和磷蛋白的体外实验表明，此类凝聚体促进快速衣壳组装，这一过程涉及内在无序病毒蛋白与基因组的相互作用。类似机制在?ssRNA病毒水疱性口炎病毒（vesicular stomatitis virus）和埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）中被观察到，其中VF形成也由LLPS驱动。埃博拉病毒工厂主要由EBOV核蛋白（nucleoprotein）组成。麻疹病毒（Measles virus，?ssRNA）通过核蛋白与磷蛋白之间的相互作用诱导液态样包涵体，展现动态融合和分裂。此外，狂犬病毒（rabies virus，?ssRNA）形成内基体（Negri bodies），即病毒核蛋白、磷蛋白和基因组RNA的胞质聚集体。呼肠孤病毒科（Reoviridae）为dsRNA病毒，似乎也通过LLPS形成病毒包涵体，如在轮状病毒（rotaviruses）中所观察到的。有趣的是，电子显微镜揭示呼肠孤病毒VFs内存在膜性物质，提示其在复制周期中发挥支架作用。呼肠孤病毒组装具有LLPS特性的VFs，但其膜来自重塑的ER。双RNA病毒科（Birnaviridae）也是通过LLPS形成病毒包涵体的dsRNA病毒。通过特化病毒工厂的生物发生，RNA病毒实现了其复制核心的关键隔离。这种策略性分区不仅逃避宿主免疫监视，而且集中组装装置，从而确保感染周期的效率和成功。
DNA病毒工厂
VFs也在DNA病毒感染中被观察到，具有细胞核和/或细胞质形态。有若干dsDNA和ssDNA病毒在细胞核中形成VFs的例子。例如，单纯疱疹病毒1型（herpes simplex virus 1，dsDNA）形成核内工厂，特异性定位于宿主细胞核的ND10结构。另一方面，Epstein–Barr病毒（dsDNA）通过LLPS形成核内复制位点，因为病毒转录因子EBNA2及其共激活因子EBNALP具有内在无序区域，似乎驱动这种分离。另一个可引用的DNA病毒例子包括H-1细小病毒（parvovirus，ssDNA），其在细胞核中形成复制区室。类似机制在dsDNA腺病毒（adenoviruses）中被观察到。乳头瘤病毒（papillomaviruses，dsDNA）也被认为在细胞核中形成复制区室，因其基因组在进入细胞核后显示与早幼粒细胞白血病核体（promyelocytic leukemia nuclear bodies）相关联，而小型dsDNA多瘤病毒（Polyomaviruses）在细胞核中形成管状结构，似乎作为病毒复制位点。
VFs也在感染期间于细胞质中被观察到。事实上，细胞质VFs是许多核质大DNA病毒（nucleocytoplasmic large DNA viruses, NCLDVs）感染机制的标志，这类病毒涵盖许多大型DNA病毒，包括GVs。例如，痘病毒科（Poxviridae）成员dsDNA痘苗病毒（vaccinia virus），其DNA复制发生在细胞质的不同位点，具体位于源自ER的膜内。有趣的是，这些膜与成功的DNA复制同时出现，并且在转向病毒粒子组装时似乎在后期VFs中消散。此外，这些VFs可能部分通过H5蛋白经由LLPS形成，这一现象在痘病毒科其他H5同源物中被观察到。另一种复制区室化模型被提出用于Mirusviricota，基因组数据提示病毒复制经历了从细胞核到细胞质的转换。巨型病毒的细胞质病毒工厂将在本综述后文详述。
VF形成的额外贡献因素
除了利用宿主细胞器进行膜生产和胞质LLPS外，宿主通路和细胞组分进一步影响VF形成。例如，小核糖核酸病毒工厂中的宿主来源脂质和HCV（dsDNA）中的胆固醇有助于包膜形成。此外，宿主细胞提供病毒基因组未编码的复制复合物，如核糖体。宿主细胞骨架元件对某些病毒VF形成至关重要。例如，中间丝波形蛋白（vimentin）对非洲猪瘟病毒（African swine fever virus, ASFV，dsDNA）和埃博拉病毒（?ssRNA）中VFs的结构形成和完整性至关重要。参与转录和复制的多种宿主因子被招募到病毒复制位点以支持感染。为维持病毒基因组复制、衣壳蛋白生产和病毒粒子组装，VFs对宿主细胞施加显著的代谢压力，触发深度的代谢重编程，包括嘌呤和嘧啶生物合成的上调和糖酵解及ATP生成的增加。事实上，感染各阶段所需的能量可能解释了线粒体被招募到VFs外围的现象，如在ASFV中所见。此外，宿主溶酶体通路也在VFs中被利用。具体而言，在呼肠孤病毒感染中，修饰的溶酶体可在VFs后期阶段用于将成熟病毒粒子运输至质膜以便后续释放。虽然这些转变中的一些服务于特定的病毒需求，另一些则是细胞稳态破坏的副产品。这些变化的全部范围和调控仍不完全清楚。
病毒还可以劫持已知的宿主胞内降解通路以进一步促进VF的病毒感染机制。具体而言，一些病毒可能利用宿主自噬蛋白，如在疱疹病毒科（Herpesviridae）的dsDNA人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV）中所观察到的。研究人员观察到，宿主人包皮成纤维细胞自噬蛋白L3和SQSTM1与HCMV胞质病毒组装区室的病毒蛋白共定位，这些区室在感染后期被观察到。宿主聚集体通路（aggresomal pathways）也被认为影响VF形成，因为聚集体与VFs之间存在相似性。除了在聚集体和VFs中均观察到的波形蛋白丝外，ASFV VFs在靠近细胞核和微管组织中心处组装，并将线粒体招募至VF外围。最后，虽然GVs利用宿主细胞因子完成病毒工厂形成，但它们展现出令人印象深刻的遗传组成部分，似乎使其具备操纵宿主细胞以利于病毒感染的能力。事实上，专门涉及氧化应激应答、细胞凋亡通路和DNA修复的基因在拟菌病毒科（Mimiviridae）和藻类DNA病毒科（Phycodnaviridae）病毒中均被鉴定到。
噬菌体感染中观察到的病毒基因组区室化
虽然VFs主要与真核细胞感染相关，但值得关注的是在原核宿主细菌噬菌体（bacteriophage）感染中存在的独特区室化机制。具体而言，巨型噬菌体（也称jumbo phages），如嵌合病毒科（Chimalliviridae）的201φ2-1和ΦKZ，感染假单胞菌属（Pseudomonas spp.），并形成一个蛋白质外壳，将病毒基因组与宿主复制和转录机器及宿主限制性内切酶物理隔离。这些病毒结构由chimallin A组成，其以单层晶格形式围绕正在复制的病毒基因组组装，类似网状"蛋白质外壳"或噬菌体核包膜。在201φ2-1中，该结构由gp105高度组织化，gp105自二聚化并形成头尾相接的四聚体，重组为具有约2 nm孔径的稳定网状结构。该外壳作为选择性屏障，物理性地排除宿主核糖体，从而空间上分离病毒转录与翻译，并阻止宿主CRISPR-Cas核酸酶的进入，保护病毒基因组免受免疫攻击。
与这种区室化形式相配合，jumbo phage感染过程协调宿主细胞质的空间重组。值得注意的是，微管蛋白样PhuZ丝在宿主胞质中组装，发挥双重功能：将病毒复制机器定位在细胞中部，并引导新合成的空衣壳到达蛋白质外壳表面以进行病毒基因组包装。这种PhuZ介导的运输系统确保后代病毒粒子的有序组装和空间分布。有趣的是，在嵌合病毒科噬菌体感染中，最近发现脂质膜在噬菌体核形成时围绕噬菌体DNA，与真核病毒感染形成平行关系。噬菌体感染中的这些结构和组织策略虽不被视为真正的VFs，但证明了区室化在病毒感染中的重要性。
核质病毒门病毒工厂
虽然VFs的结构和起源因分类而异，但它们在形成有组织的复制中心以支持下游感染方面共享核心原理。这种趋同为理解GVs所形成的更精致且视觉上引人注目的复制中心奠定了基础，这些GVs在宿主细胞质中建立广阔的膜包被工厂。这些VFs挑战了病毒与细胞组织之间的经典界限。在下文中，研究人员深入探讨这些非凡系统——NCLDVs的标志——如何揭示病毒学的新范式，并为复杂细胞结构的演化提供独特见解。这些结构不仅协调基因组复制和病毒粒子形态发生，而且揭示了病毒适应和操纵真核宿主代谢的演化策略。尽管在超微结构和功能表征方面取得了重大进展，GV VF组成和动力学的许多方面仍知之甚少。接下来，研究人员提供核质病毒门各科病毒工厂的全面概述，突出保守特征、特异性适应及与病毒致病和演化相关的关键问题。
拟菌病毒科（Mimiviridae）
拟菌病毒（Mimivirus）是GVs拟菌病毒科的成员，于1992年首次在英格兰布拉德福德一座水塔的样本中被鉴定为革兰阳性细菌。2003年，在16S rRNA测序失败且成像揭示出一个似乎感染阿米巴的400 nm病毒粒子后，它被重新分类为病毒。此后，拟菌病毒科的其他GVs被分离出来，包括Samba病毒和近期在巴西特殊环境中发现的Tupanvirus。实验性环境分离和培养非依赖的宏基因组调查均揭示了拟菌病毒科在全球范围内的广泛分布。
VFs是拟菌病毒科感染通路的特征性和关键特征，最早在感染后4小时即可检测到。在巨型病毒中，该科的病毒细胞器是被最充分表征的，支持病毒形态发生的所有阶段。对多噬棘阿米巴拟菌病毒（Acanthamoeba polyphaga mimivirus）分离的VFs研究表明，星门顶点（stargate vertex）是第一个在VF内组装并释放的结构。尽管蛋白质翻译并非直接发生在病毒工厂内，但发生在其附近，这提示其在关键事件期间发挥支持作用。
马赛病毒科（Marseilleviridae）
马赛病毒科于2009年首次被描述，包括基因组相对紧凑（约370 kbp）、包裹在250 nm二十面体衣壳内的病毒，是巨型病毒中体型最小的成员之一。在吞噬作用和细胞质递送后，弥散性VFs在感染后约4小时出现，启动转录和复制。病毒粒子组装随后在8-12小时内进展。VFs可占据高达一半的宿主细胞质，并常与含有成熟病毒粒子的囊泡相关联。
马赛病毒复制的标志是利用囊泡介导的运输和包装。多达1000个子代病毒粒子被包裹在单层或双层囊泡内，形成大型束状结构，预定在感染后约24小时释放。马赛病毒基因组由病毒编码的组蛋白组织，这些组蛋白定位于VFs，并可能作为病毒基因组凝聚的支架。在Melbournevirus和Noumeavirus中，宿主核转录机器的组分被短暂地从细胞核招募至VF。在Jyvaskylavirus（一个相关科成员）中，DNA通过VF内不完整的五重顶点包装，而宿主细胞核在整个感染过程中保持完整。病毒粒子组装经常发生在VF外围，内部囊泡可能有助于颗粒的运输和释放。有趣的是，内体来源的膜在VFs中被观察到，似乎对随后颗粒中观察到的内膜有所贡献，进一步表明VF与宿主之间复杂的相互作用。
潘多拉病毒科（Pandoraviridae）
潘多拉病毒（Pandoraviruses）于2013年首次被分离，因其前所未有的颗粒大小、基因组复杂性以及与细菌细胞而非传统病毒更为相似的形态而立即引起关注。双耳瓶状的病毒粒子长达1 μm，包裹着1.9至2.5 Mbp的线性双链DNA基因组。值得注意的是，其预测的蛋白质编码基因中约70%为ORFans，凸显其神秘的演化起源。
与核质病毒门大多数成员不同，潘多拉病毒缺乏典型的主要衣壳蛋白（major capsid protein），病毒粒子形态发生发生在一个半透明的细胞质病毒工厂内，该工厂占据约30%的感染细胞质。线粒体和来自不同来源的膜结构（包括溶酶体样细胞器）被招募到VF内部，使潘多拉病毒VFs在NCLDVs中具有结构上的独特性。
在潘多拉病毒感染过程中，宿主细胞核和核仁随着VF的成熟逐渐解体。新病毒粒子的组装在VF内进行，早在感染后6小时即可观察到病毒粒子，即使在宿主细胞未裂解的情况下也是如此，提示其利用胞吐通路进行病毒释放。尽管潘多拉病毒VF的结构和蛋白质组学研究仍然有限，但这些特征强调了其在巨型病毒中的独特适应。
Pithovirus、Cedratvirus和Orpheovirus
西伯利亚Pithovirus（Pithovirus sibericum）于2014年在3万年前的西伯利亚永久冻土中被发现，因其不寻常的形态和大小引发重大兴趣。病毒粒子长约1.5 μm，宽约0.9 μm，具有软木塞状塞子，在感染过程中释放以释放基因组。与潘多拉病毒类似，pithoviruses缺乏典型的主要衣壳蛋白，其基因组被包装在一个致密的内部区室内。
Cedratviruses和orpheoviruses密切相关但展现不同的结构特征。Cedratviruses在病毒粒子两端具有两个塞子，而orpheoviruses则完全没有塞子，但展示表面纤丝和更致密的内部物质。
在感染过程中，cedratviruses和orpheoviruses形成大的细胞质病毒工厂，呈现电子透明并位于宿主细胞核附近。有趣的是，宿主细胞核保持完整，而线粒体和溶酶体等细胞器被活跃地招募至或被吸引到VF内部附近。在cedratvirus感染中，线粒体在VF内部和周围积累。病毒粒子形态发生从中心启动并向VF外围推进，可能受到宿主膜系统的辅助。与潘多拉病毒类似，基于囊泡积累和缺乏经典裂解释放的现象，提出了病毒粒子的胞吐样释放方式。尽管其基因组注释稀疏，这些病毒仍对研究人员理解巨型病毒间VF多样性和演化有所贡献。
Mollivirus
Molliviruses在2014年与西伯利亚Pithovirus同一份西伯利亚永久冻土样本中被发现。其球形病毒粒子直径约600 nm，被两到四层同心纤丝层包围。复制周期始于棘阿米巴属（Acanthamoeba spp.）吞噬含有多个病毒粒子的囊泡，随后囊泡融合并将病毒核心释放到细胞质。感染后数小时内，Mollivirus在变形但依然存在的宿主细胞核附近形成一个大型半透明病毒工厂。在感染后8小时，可在VF内观察到处于不同组装阶段的病毒粒子。线粒体和其他宿主细胞器被排挤到细胞外围，线粒体本身常呈现伸长状态，可能反映了应激诱导的形态适应。
在Mollivirus VF内部，大量来源不明的囊泡（可能源自高尔基体或ER）积累并辅助衣壳形态发生。与其他NCLDVs不同，Mollivirus在VF内未展现出强烈的组装区域空间分离。DNA在衣壳完全闭合前被包装，组装好的病毒粒子分布在整个工厂中。VF外围含有来源不明的致密纤维状物质，可能参与后期组装。关于VF的蛋白质组学和结构数据仍然有限，但证据提示其复制策略结合了当前所观察到的NCLDV工厂特征和先前未观察到的独特机制。
Yaraviruses
Yaraviruses代表了核质病毒门最神秘的潜在成员之一。该病毒于2020年被描述，具有小型二十面体病毒粒子（约80 nm），其基因组中超过90%的基因为ORFans，这一比例在巨型病毒中前所未有。尽管体型小且基因组精简，Yaraviruses保留了VF基础复制的核心特征。
进入后，Yaraviruses诱导一个半透明细胞质VF，病毒粒子形态发生在其中进行。组装过程从中心开始，新月形衣壳前体在向VF外围迁移时逐渐成熟。基因组包装和成熟似乎均遵循病毒细胞器内这一空间进程。宿主细胞器（包括线粒体）被发现位于VF内部附近或其内部。尽管数据有限，Yaraviruses的复制周期提示一种精简但保守的NCLDV复制策略，可能反映了从更复杂祖先的演化缩减。
扩展的非洲猪瘟病毒相关病毒：Faustovirus、Pacmanvirus和Kaumoebavirus
非洲猪瘟病毒科（Asfarviridae）演化支的扩展成员，包括Faustovirus、Pacmanvirus和Kaumoebavirus，与ASFV——Asfarviridae唯一分类成员——共享系统发育关系。尽管存在基因组多样性和部分结构分化，这些病毒遵循与其他核质病毒门成员一致的复制策略，突出特征为VFs。
感染后，大型电子透明的VFs在宿主细胞核附近形成。这些工厂可超过3 μm，支持病毒粒子组装和基因组复制。宿主线粒体常被招募至VF外围或被重塑。空衣壳和组装中间产物（常以新月形出现）分布在VF基质内。完全组装的颗粒呈几何状围绕VF排列，尽管衣壳成熟和基因组包装的精确机制仍不清楚。电子显微镜观察表明，这些病毒利用保守原理进行衣壳组装和DNA包壳，同时将结构输出适应多样化宿主。
病毒工厂面临的威胁
宿主细胞已演化出针对RNA和DNA病毒病毒工厂乃至一些噬菌体感染中区室化机制的防御系统。例如，小鼠巨细胞病毒（mouse cytomegalovirus，dsDNA疱疹病毒）在感染人类细胞系时效率不高，因为人类并非其观察到的宿主。该感染系统的限制因素似乎源于E2F3转录因子及随后FAM111B的表达，FAM111B是一种也在VFs中积累的蛋白酶，可能影响VF形成和功能。此外，研究表明，具有大T抗原突变的猿猴病毒40（Simian Virus 40, SV40，dsDNA多瘤病毒）变体和腺病毒感染受到宿主细胞核蛋白FAM111A的限制，FAM111A也与SV40 VFs共定位。鉴于FAM111A和FAM111B的蛋白水解特性，它们被认为通过蛋白质水解影响VF形成。VFs也可能是药物发现和开发的有前景靶点。例如，在感染猪并直接影响东非和亚洲国家养猪业的ASFV（dsDNA）中，脱氧胸苷类似物竞争性抑制病毒DNA复制及随后的VF形成。
有趣的是，GVs的大型细胞质工厂易受小型dsDNA病毒——噬病毒体（virophages）——的攻击，噬病毒体利用其VFs进行复制。首个报道的噬病毒体Sputnik与mamavirus（拟菌病毒科的一种dsDNA病毒）一同在巴黎一座水塔中被发现。Sputnik利用mamavirus感染中的大型细胞质VFs进行复制，最终导致感染性mamavirus后代减少，这可能是由于个体颗粒形态的变化，如衣壳增厚和仅含有Sputnik后代的衣壳。
最后，虽然病毒组分区室化促进感染，但在枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）对抗噬菌体感染的宿主细胞防御机制中也观察到类似现象。具体而言，枯草芽孢杆菌中的YjbH蛋白可结合噬菌体基因组并将其积累在细胞内独特位点，同时与宿主FtsE蛋白相互作用以触发细胞分裂通路。这导致每轮分裂仅产生一个受感染的子细胞，或仅产生被宿主细胞膜包围的噬菌体DNA。
核质病毒门病毒工厂：真核发生假说
核质病毒门VFs的结构和功能复杂性也催生了关于真核细胞核起源的引人深思的理论。"病毒真核发生"（viral eukaryogenesis）假说之一提出，一种祖先NCLDV样病毒感染了一种阿斯加德古菌（Asgard archaeon），建立了长期的共生关系，最终产生了细胞核。这一观点由Philip Bell于2001年首次阐述，此后得到进一步发展，其中病毒贡献了关键创新，如转录与翻译的解耦、以7-甲基鸟苷（m
7G）进行的mRNA加帽，以及可能早期核孔复合物的组分。这些病毒特征通过保护转录本免受宿主降解和促进更受调控的基因表达，赋予了选择性优势。近期巨型病毒的基因组和结构研究加强了这一理论。拟菌病毒及相关核质病毒门成员编码通常与真核信息处理系统相关的组分，包括RNA聚合酶、解旋酶、mRNA加帽酶、翻译相关基因如tRNA和氨酰tRNA合成酶，甚至一个与真核eIF4F同源的翻译起始复合物。这些病毒形成空间和功能上区室化的细胞质病毒工厂，将转录与翻译分离，模仿原始细胞核。拟菌病毒转录本中m
7G帽结构的存在及核糖体被排除在病毒工厂内部之外强化了这一类比。一些模型提出一个多阶段过程，其中VF演化为细胞核，随后通过共生获得线粒体并发育内膜系统。替代模型则提示多重起源：例如，Medusavirus在宿主细胞核内复制并编码真核样组蛋白，这提出了核演化涉及不止一个病毒谱系或策略的可能性。真核细胞核究竟是起源于病毒结构（作为病毒工厂化石），还是通过病毒基因驯化，仍存在争议。尽管如此，病毒真核发生假说为病毒如何可能塑造了细胞复杂性的起源提供了引人注目的框架，也为重新思考病毒与生命之间的演化界限打开了大门。
结论
总之，VFs代表了一项非凡的演化创新，使从RNA病毒到巨型DNA病毒的多样化病毒能够协调复杂的胞内复制过程。尽管病毒工厂在组织、组成和定位方面存在广泛差异，但它们始终作为特化枢纽，协调基因组复制、转录和颗粒组装，同时保护病毒中间产物免受宿主防御的攻击。核质病毒门的工厂尤其突出，因其空间组织性、规模以及与细胞器的惊人相似性而引人注目。它们的结构和生化复杂性以及与宿主细胞器和代谢通路的相互作用，凸显了它们对病毒学和演化细胞生物学的重要性。随着研究人员继续揭示这些结构的分子基础和多样性，VFs可能为真核细胞组织的起源提供深刻见解，并为广谱抗病毒策略提供新靶点。
