陈向东、杜世燊课题组在病毒溶原-裂解调控开关取得新进展

近日，《核酸研究》（Nucleic Acids Research）在线发表生命科学学院陈向东教授和杜世燊研究员的最新研究成果。论文题目为《一些多形性包膜温和病毒通过一种病毒介导的DNA损伤信号通路来调控其溶原-裂解转换》（“A virus-borne DNA damage signaling pathway controls the lysogeny-induction switch in a group of temperate pleolipoviruses”）。生命科学学院为第一署名单位，生命科学学院博士研究生陈钊为第一作者，陈向东教授&杜世燊研究员为共同通讯作者。

温和噬菌体溶原-裂解生命周期的调控机制已经被广泛研究。许多前噬菌体(细菌原病毒)利用宿主的SOS反应，从溶原状态转向裂解复制周期。研究最为深入的是大肠杆菌噬菌体lambda。lambda的激活受到许多病毒和宿主蛋白的调控。其中，与单链DNA ( ss DNA )结合的宿主Rec A蛋白和负责维持溶原性的前噬菌体主要抑制因子CI蛋白最为重要。当DNA损伤后，Rec A检测并结合积累的ss DNA区域并被激活( Rec A* )。Rec A*通过一种类似于激活SOS反应主调控因子Lex A自切割的方式刺激前噬菌体CI蛋白的自我剪切。CI阻遏子的失活导致lambda前病毒基因组从宿主染色体上切离、环化、进而进行基因组复制和病毒颗粒组装，最终导致宿主细胞的裂解，从而释放出子代病毒。尽管在不同的古菌谱系中检测到许多温和病毒，但与噬菌体相比，这些古菌病毒的生命周期转变的调节机制在很大程度上仍然是未知的。近日，陈向东&杜世燊课题组报道了一个调控嗜盐古菌病毒SNJ2 (Pleolipoviridae，多形性包膜病毒科 ) 溶原和复制周期转换的一个三基因模块，而且该模块在多形性包膜病毒科中普遍保守。


SNJ2病毒溶原-裂解调控网络

SNJ2 编码的Orf4是Winged helix-turn-helix家族的DNA结合蛋白，通过抑制病毒整合酶基因intSNJ2的表达来维持SNJ2溶原性。为了转换到诱导状态，SNJ2需要另外两个蛋白Orf7和Orf8的参与。其中，Orf8是细胞Orc1/Cdc6 AAA+ATPase蛋白家族的同源物，在细胞受到丝裂霉素C诱导的DNA损伤后被激活，可能通过翻译后修饰发挥作用。激活后的Orf8启动Orf7的表达，Orf7反过来拮抗Orf4的功能，解除Orf4对intSNJ2的转录抑制，从而使SNJ2转变为诱导状态（图1）。比较基因组学分析发现，类似于SNJ2这种以Orc1/Cdc6蛋白为中心的三基因模块普遍存在于嗜盐古菌基因组中，并与整合在宿主基因组上的原病毒共同出现。

该研究结果发现了首个由温和古菌病毒编码的DNA损伤感应信号通路，以及广泛分布的病毒编码的Orc1/Cdc6蛋白的意外作用。

该研究得到了国家自然科学基金面上项目，病毒学国家重点实验室基金的支持。

论文连接：https://doi.org/10.1093/nar/gkad125