8月30日，Nature子刊Nature Communications在线发表了我校生命科学学院李金天教授团队题为“Giant viruses as reservoirs of antibiotic resistance genes”的研究论文（图1）。该论文首次发现了来源于矿业废弃地等多种生境的巨病毒普遍携带抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs），揭示了这些ARGs的发生与可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGEs）和致病因子（virulence factors，VFs）均存在高度关联，强调了进一步探究巨病毒携带的ARGs的功能及潜在健康风险的重要性。这也是该团队继今年4月份在Nature Communications 发表关于土壤噬菌体功能的文章（https://doi.org/10.1038/s41467-024-47214-7）后在相关领域的又一重要研究成果。

图1：论文在线发表情况

核质大DNA病毒（Nucleocytoplasmic large DNA viruses，NCLDVs；也被称为giant viruses——巨病毒）构成了核质病毒门（Nucleocytoviricota），能够感染各种真核生物，并且能够与宿主、原核微生物及噬菌体进行广泛的遗传物质交换。前人研究发现极少部分NCLDVs能编码抗β-内酰胺、抗甲氧苄啶或抗吡啶膦酸的基因，表明它们可能是ARGs在生物群落中传播的潜在载体。然而，目前学界对核质病毒门中ARGs的发生率、其进化特征、传播潜力以及与致病因子的关联了解得非常有限。有鉴于此，李金天教授团队系统地分析了1416个NCLDV基因组携带ARGs的情况，这些基因组包括几乎所有目前可培养的NCLDV分离株和来自全球多种生境（含有色金属尾矿库、土壤生态系统、淡水生态系统等）的高质量宏基因组组装NCLDV基因组（图2）。此外，该团队还分析了40277个噬菌体基因组携带ARGs的情况。结果表明，39.5%被研究的NCLDV基因组携带了ARGs，这个比例大约是噬菌体基因组的37倍（图2）。NCLDVs共编码了12种ARG类型（types）。基于最丰富的三种由NCLDV编码的ARGs的系统发育分析发现，NCLDVs不仅从真核生物，还从原核微生物和噬菌体中获得ARGs。该研究还证明，两种由NCLDV编码的抗甲氧苄啶基因能够赋予大肠杆菌（Escherichia coli）抗甲氧苄啶的能力。进一步分析表明，ARGs在NCLDV基因组的发生与MGEs（可移动遗传元件）和VFs（致病因子）均存在高度关联：37.1%与MGEs共定位的ARGs位于MGEs活跃范围内（< 10 kb）；在携带ARGs的基因组中，63.7%同时携带了VFs，这个比例是不携带ARGs基因组的1.8倍。这些研究发现增进了学界对巨病毒携带ARGs潜力及其生物学意义的理解，突显了进一步探究NCLDV编码的ARGs的功能及其相关潜在健康风险的重要性。

图2. 病毒基因组及其携带抗生素抗性基因的概况

该论文以我校生命科学学院为第一和通讯作者单位。我校生命科学学院易歆竹、梁洁良副研究员为该论文的共同第一作者，李金天教授为该论文唯一通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和国家重点领域研发计划项目（课题）等的支持。

原文连接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51936-z