中國(guó)科大關(guān)于巢湖水華藍(lán)藻天敵的研究取得進(jìn)展
藍(lán)藻是地球上最古老的生物之一，能夠進(jìn)行光合作用進(jìn)而參與調(diào)控生物圈的碳氮循環(huán)。然而，在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中，藍(lán)藻的過(guò)度繁殖導(dǎo)致水華，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題。在中國(guó)的第五大淡水湖－巢湖中，每年都發(fā)生嚴(yán)重的水華污染，目前仍然沒(méi)有行之有效的方法來(lái)控制巢湖藍(lán)藻水華的爆發(fā)。噬藻體是一種特異性侵染藍(lán)藻的病毒，能夠調(diào)控藍(lán)藻的種群密度和季節(jié)分布，被認(rèn)為是一種潛在的有效干預(yù)藍(lán)藻水華的生物手段。目前為止關(guān)于淡水噬藻體的研究幾乎處于空白狀態(tài)。
為了研究巢湖噬藻體的生態(tài)分布、侵染機(jī)制和與藍(lán)藻的共進(jìn)化關(guān)系，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心和生命科學(xué)學(xué)院周叢照教授和陳宇星教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)長(zhǎng)期的努力，從巢湖中分離得到了一株全新的長(zhǎng)尾噬藻體Mic1，能夠特異性侵染巢湖水華的優(yōu)勢(shì)藻種微囊藻。Mic1的頭部尺寸約為88納米，尾部長(zhǎng)度約為400納米。研究人員通過(guò)冷凍電鏡技術(shù)解析了Mic1頭部近原子分辨率結(jié)構(gòu)，是第一個(gè)淡水噬藻體的三維結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)清晰的闡釋了Mic1的頭部組裝機(jī)制。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)Mic1的頭部由衣殼蛋白gp40和裝飾蛋白gp47組裝形成二十面體結(jié)構(gòu)。gp40采取經(jīng)典的噬菌體的HK97-like折疊模式，形成五聚體和六聚體，通過(guò)榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)一步組裝形成二十面體頭部。裝飾蛋白gp47采用全新的折疊模式，錨定在二十面體的二次軸附近，進(jìn)一步加固頭部的穩(wěn)定性。該研究成果以“Capsid structure of a freshwater cyanophage Siphoviridae Mic1”為題于2019年7月30日在線發(fā)表于《Structure》雜志。該研究闡明了噬藻體的組裝機(jī)制，為后續(xù)噬藻體的改造和人工合成，并應(yīng)用于藍(lán)藻水華的干預(yù)提供了理論指導(dǎo)。
中國(guó)科大生命科學(xué)學(xué)院周叢照教授、陳宇星教授為該論文的共同通訊作者。博士生靳華和副教授江永亮為該論文的共同第一作者。冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集工作在中科院生物物理所生物成像中心完成。該研究得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中國(guó)科學(xué)院的資助。
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