中國科大在巢湖水華藍藻天敵研究中取得進展

　　藍藻是地球上最古老的生物之一，能夠進行光合作用進而參與調控生物圈的碳氮循環。然而，在富營養化的水體中，藍藻的過度繁殖導致水華，帶來嚴重的經濟和社會問題。在中國的第五大淡水湖——巢湖中，每年都發生嚴重的水華污染，目前仍然沒有行之有效的方法來控制巢湖藍藻水華的爆發。噬藻體是一種特異性侵染藍藻的病毒，能夠調控藍藻的種群密度和季節分布，被認為是一種潛在的有效干預藍藻水華的生物手段。目前為止關于淡水噬藻體的研究幾乎處于空白狀態。

　　為了研究巢湖噬藻體的生態分布、侵染機制和與藍藻的共進化關系，中國科學技術大學微尺度物質科學國家研究中心和生命科學學院教授周叢照和陳宇星團隊通過長期努力，從巢湖中分離得到了一株全新的長尾噬藻體Mic1，能夠特異性侵染巢湖水華的優勢藻種微囊藻。Mic1的頭部尺寸約為88納米，尾部長度約為400納米。研究人員通過冷凍電鏡技術解析了Mic1頭部近原子分辨率結構，是第一個淡水噬藻體的三維結構，該結構清晰地闡釋了Mic1的頭部組裝機制。結構分析發現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構。gp40采取經典的噬菌體的HK97-like折疊模式，形成五聚體和六聚體，通過榫卯結構進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，進一步加固頭部的穩定性。該研究成果以Capsid structure of a freshwater cyanophageSiphoviridae Mic1 為題于7月30日在線發表于Structure 雜志。該研究闡明了噬藻體的組裝機制，為后續噬藻體的改造和人工合成，并應用于藍藻水華的干預提供了理論指導。

　　周叢照、陳宇星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。冷凍電鏡數據收集工作在中科院生物物理研究所生物成像中心完成。該研究得到科技部、國家自然科學基金委和中科院的資助。