西太平洋马肠葡萄球菌温和噬菌体Lyfv1的基因组学、进化及生态特征

《BMC Genomics》：A novel widely distributed marine Staphylococcus phage representing a new virus genus

　　

摘要

背景

噬菌体在海洋微生物生态与进化中发挥着至关重要的作用，部分原因在于其携带辅助代谢基因（AMGs）。*葡萄球菌属*（*Staphylococcus*）广泛分布于海水、沉积物和海洋生物中，参与生物地球化学循环。然而，*马肠葡萄球菌*（*Staphylococcus equorum*）在海洋环境中的存在及其生态作用仍未被深入探索，感染*S. equorum*的海洋噬菌体特征及其相互作用机制也知之甚少。本研究旨在深入探讨*S. equorum*温和噬菌体的基因组学、进化及环境适应性。

结果

本研究利用丝裂霉素C诱导法，从西太平洋海水中分离出一株感染*S. equorum*的温和噬菌体，命名为Lyfv1。透射电镜观察显示，Lyfv1具有二十面体头部（直径56 ± 0.62 nm）和长尾（长300 ± 1.23 nm）。基因组分析表明，Lyfv1拥有双链DNA基因组（41,602 bp），编码62个基因，其中包括溶原/裂解调控基因，证实其为温和噬菌体。此外，噬菌体基因组中含有一个推测的编码MazG样家族蛋白的AMG。噬菌体尾部同时含有多糖去乙酰酶和尾刺蛋白。蛋白共享网络和系统发育分析表明，Lyfv1在已知的*葡萄球菌属*噬菌体中代表一个独立谱系。值得注意的是，基因组间相似度、平均氨基酸同一性（AAI）、直系同源比例（OF）及全基因组比较均表明，Lyfv1与其他噬菌体的基因组相似度很低（< 26%），提示Lyfv1可能代表有尾噬菌纲（*Caudoviricetes*）内的一个新病毒属。有趣的是，Lyfv1的生态分布范围比其他*葡萄球菌属*噬菌体更广，尤其在极地地区。

结论

Lyfv1噬菌体是一种从*S. equorum*中分离出的温和长尾噬菌体，可能代表有尾噬菌纲内的一个新病毒属。Lyfv1编码了一个推测的MazG样AMG，可能在感染过程中参与宿主代谢重编程。利用AlphaFold生成的结构预测和基因组背景分析预测，gp19可能作为受体结合蛋白发挥作用，而gp18可能作为多糖修饰的尾部相关蛋白发挥作用，提示它们可能参与宿主识别和噬菌体-宿主相互作用。Lyfv1被发现广泛分布于多个海洋区域。这些发现凸显了Lyfv1作为一个具有进化和生态意义的独特噬菌体。