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DPANN是指一类超小型、在极端环境中存活的共生古菌，其门类包括Diapherotrites、Parvarchaeota、Aenigmarchaeota、Nanohaloarchaeota和Nanoarchaeota等。DPANN古菌常以共生的形式依附于自由生活的古菌，依靠共生宿主提供代谢产物和生存所需物质。由于其复杂的宿主需求和缓慢的生长速率，DPANN古菌在实验室中的培养极为困难，因此大部分研究成果来自于宏基因组学分析。在微生物世界中，病毒是最为丰富的生物体之一，然而与DPANN古菌相关的病毒和移动遗传元件（MGEs）仍然是科学研究中的一块未被充分探索的领域。
2024年10月24日，北京大学环境科学与工程学院倪晋仁院士团队发表了一篇关于“DPANN古菌超级门的病毒与移动遗传元件”的文章：Metagenomic characterization of viruses and mobile genetic elements associated with the DPANN archaeal superphylum，揭示了这些古菌与其病毒的多样性、功能特性以及它们在极端环境中的动态交互。
研究通过CRISPR-Cas系统与宏基因组筛选，首次鉴定了97种全球分布的非冗余DPANN病毒和未分类的移动遗传元件，其中包括7种先前未曾被描述的病毒群。这些病毒形态各异，包括头尾病毒、无尾二十面体病毒和纺锤形病毒，表明它们在宿主内可能通过溶菌、慢性感染或溶源性方式繁殖。研究发现，这些病毒不仅与DPANN古菌的8个门类存在关联，且其基因组具备多种功能特性，如DNA复制、转录调控和病毒装配所需的关键基因。特别是一个从病毒中鉴定出的Cas12f1蛋白，可能参与宿主代谢的调控。这一发现为理解DPANN古菌与其病毒之间的共生关系和病毒在宿主种群调控中的作用提供了新的线索。
本次研究中，研究从全球多个极端环境中收集了DPANN病毒的基因组数据，揭示了其广泛的地理分布。这些病毒主要来自于深层地下水、热液喷口、高盐岩层和酸性矿井排水等环境，分布于全球六大洲。通过对病毒与宿主相互作用的分析，研究团队发现DPANN病毒通过编码核酸内切酶、糖基转移酶等蛋白质来调节宿主的基因表达，并通过DNA甲基化等表观遗传修饰逃避宿主的免疫系统。例如，Zhurongvirus和Houyivirus具备独特的DNA修复和转录调控机制，可能在宿主中引发显著的生理变化。有趣的是，一些病毒通过编码小型的CRISPR-Cas系统参与宿主的基因调控，甚至可能影响到其他移动遗传元件的共感染。此外，病毒还可能通过影响宿主的代谢和生理功能，进一步调节碳、氮等重要生物地球化学循环。
Overview of CRISPR–Cas systems in DPANN archaea.
Complete genomic maps of the seven groups of novel DPANN archaeal viruses.An atypical V-F1 CRISPR–Cas system harboured by Houyivirus.
参考文献
Wu, Z., Liu, S. & Ni, J. Metagenomic characterization of viruses and mobile genetic elements associated with the DPANN archaeal superphylum. Nat Microbiol (2024). https://doi-org.uaccess.univie.ac.at/10.1038/s41564-024-01839-y
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