今天介绍的是球状的巨型病毒(Girus)——米米病毒(Mimivirus)，米米病毒又名拟菌病毒(Mimicking Microbe Virus，MiMiVirus)，即模仿微生物的病毒。

简介

       米米病毒(Mimivirus)是拟菌病毒(Mimivirus)家族的巨型病毒。变形虫是它们的天然宿主。该属包含一个被识别的物种，名为多嗜棘阿米巴米米病毒(Acanthamoeba Polyphaga Mimvirus/APMV)，作为其类型物种。它也指一组与系统发育相关的大型病毒。

       APMV通常被称为米米病毒(Mimivirus)。即模仿微生物的病毒，反映了它的大尺寸和明显的革兰氏染色特性。

       与大多数其他病毒相比，米米病毒具有庞大而复杂的基因组。 直到2013年，当更大的病毒潘多拉病毒(Pandoravirus)被发现时，它的衣壳直径是所有已知病毒中最大的。

历史

       在1992年，马赛和利兹的研究人员对军团菌病进行研究期间，偶然发现了APMV，这是在棘阿米巴(Acanthamoeba)中发现的，命名为APMV。该病毒是在革兰氏染色中观察到的，被误认为是革兰氏阳性细菌。 因此，它以变形虫起源于英格兰布拉德福德的名字命名为布拉德福德球菌。2003年，法国马赛大学(Universitéde La Méditerranée)的研究人员在《科学》杂志上发表了一篇论文，指出该微生物是一种病毒。由于它类似细菌，因此被命名为“米米病毒”(Mimicking Microbe Virus，MiMiVirus，即模仿微生物的病毒)。

        发现该病毒的同一支团队后来发现了一种稍大的病毒，称为妈妈病毒(Mamavirus)，以及感染该病毒的噬病毒体——伴侣病毒(Sputnik Virus)。

分类

        国际病毒分类委员会将米米病毒作为拟菌病毒的成员纳入了病毒家族。

        尽管不是严格的分类方法，但米米病毒会加入一组称为核质大DNA病毒(NCLDV)的大型病毒。 它们都是具有分子特征和大型基因组的大型病毒。米米病毒基因组还拥有21个编码与蛋白质同源物的基因，这些蛋白质在大多数NCLDV中被认为是高度保守的，进一步的研究表明，米米病毒是一般NCLDV组的早期分枝。

结构

       在巨型病毒中，第一大是阔口罐病毒(Pithovirus)，第二大是潘多拉病毒(Pandoravirus)，第三大是最近发现的智利巨大病毒(Megavirus chilensis)，而米米病毒排行第四。米米病毒的衣壳直径为400nm。 衣壳表面突出了100nm的蛋白丝，使病毒的总直径达到600nm。 科学文献中的变化使这些数字非常近似，病毒体的“大小”随便列出，具体取决于总长度或衣壳直径，介于400nm至800nm之间。

       在电子显微镜下，衣壳呈六边形，因此衣壳对称为二十面体。它似乎没有包膜，表明该病毒不会通过胞吐作用退出宿主细胞。米米病毒与NCLDV病毒组的所有成员都有一些形态特征。 在电子显微镜下，病毒粒子的浓缩中央核显示为暗区。病毒的大型基因组位于该区域内。 在所有其他NCLDV病毒中都存在围绕核心核心的内部脂质层，因此该特征也可能在米米病毒中存在。

        可以从纯化的病毒体中回收几个mRNA转录物。与其他NCLDV一样，发现了DNA聚合酶，衣壳蛋白和TFII样转录因子的转录本。 但是，还发现了三种不同的氨酰基tRNA合成酶转录物和四种对拟病毒特异的未知mRNA分子。 这些预包装的转录本可以在没有病毒基因表达的情况下进行翻译，可能是米米病毒复制所必需的。其他DNA病毒，例如人巨细胞病毒(HCMV/HHV-5)和单纯疱疹病毒1(HSV-1/HHV-1)，也具有预先包装的mRNA转录本。

病毒基因组

       米米病毒基因组是线性的双链DNA分子，长度为1181404个碱基对。这使其成为已知的最大的病毒基因组之一，比伦比约餐厅虫病毒(Cafeteria roenbergensis virus)的病毒基因组高出约450000个碱基对。 此外，它大于至少30个细胞分支。

       除了庞大的基因组之外，米米病毒还拥有979个蛋白质编码基因，远远超过了一般病毒(例如MS2病毒和Qβ病毒)存在所需的至少4个基因。对它的基因组进行分析后发现，存在着其他任何病毒都未发现的基因，包括氨酰基tRNA合成酶，以及以前认为仅由细胞有机体编码的其他基因。 与其他大型DNA病毒一样，模拟病毒包含糖，脂质和氨基酸代谢的几个基因，以及其他任何病毒中都没有的某些代谢基因。大约90％的基因组具有编码能力，其余10％是“垃圾DNA”。

病毒复制

        米米病毒复制的阶段尚不为人所知，但至少已知米米病毒附着在变形虫细胞表面的化学受体上并被带入细胞中。 一旦进入内部，蚀相阶段就开始了，在此期间，病毒消失了，细胞内的所有病毒看起来都正常了。 约4小时后，可以看到细胞区域有少量积累。 感染后8小时，细胞内清晰可见许多拟态病毒毒粒。 细胞质继续充满新合成的病毒体，并且在初次感染后约24小时，细胞可能会突然破裂以释放出新的子代病毒体。

        关于复制周期的细节知之甚少，最明显的是附着于细胞表面和进入，病毒核心释放，DNA复制，转录，翻译，组装和后代病毒体的释放。 但是，科学家已经使用受感染细胞的电子显微照片建立了上面给出的一般概述。 这些显微照片显示了拟态病毒衣壳在细胞核中的组装，通过从细胞核出芽获得内脂膜以及与许多其他病毒(包括所有NCLDV成员)中发现的颗粒相似的颗粒。 这些颗粒在其他病毒中被称为病毒工厂，并通过修饰宿主细胞的大面积区域而实现有效的病毒组装。

重新定义生命

        米米病毒有许多特征，可将其置于有生命和无生命之间。 它的大小与几种细菌一样大，例如，康氏立克次体(Rickettsia conorii，马赛热的病原体)和惠普尔养障体(Tropheryma whipplei，惠普尔病的病原体)，其基因组大小可与包括上述细菌在内的几种细菌相当，并且编码以前不被病毒编码的产品（包括一种胶原蛋白）。此外，米米病毒还具有编码核苷酸和氨基酸合成的基因，即使某些专性细胞内寄生细菌也缺乏这种基因。 但是，它们确实缺少核糖体蛋白的任何基因，使米米病毒依赖宿主细胞进行蛋白翻译和能量代谢。

        由于其谱系非常古老，可能早于细胞生物出现，米米病毒已增加了关于生命起源的争论。 编码了米米病毒特有特征的某些基因，包括编码衣壳的基因，已经在感染所有域生物的多种病毒中得到了保存。 这已被用来暗示米米病毒与一种DNA病毒有关，这种DNA病毒先于细胞有机体出现，并在地球上所有生命的发展中发挥了关键作用。另一种假设是，存在三种不同类型的DNA病毒，它们参与了三种已知生命域的形成：真核细胞、古细菌和细菌。

       有人提出，以米米病毒为代表的巨型病毒，很可能是生命的“第四域”。

MIMIVIRE

       面对病毒的入侵，高等动物体内有复杂的免疫系统来负责这事儿，而细菌体内也有一套简单有效的防御系统——那就是近年来生物学家们竞相追捧的“基因剪刀”CRISPR-Cas。

       当病毒感染细菌之后，细菌会把病毒基因组序列的片段插入自己的基因组里，把病毒的特征记录下来。细菌存放入侵病毒序列的基因区域呈现出'规律间隔成簇短回文重复序列'(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，CRISPR)，这便是CRISPR。如果下次再有同样的病毒来的时候，细菌便会调动这些之前插入进来的片段，让它们带着一个能够切割病毒基因组的核酸酶去'杀死'病毒，这个酶便是Cas蛋白。这套系统剪切基因的特性也被人类用在了基因编辑当中。

       米米病毒的“免疫系统”与细菌的CRISPR/Cas系统有很多相似之处。

     而这一次在米米病毒体内发现的“免疫系统”，它也是和CRISPR/Cas系统类似的一把“基因剪刀”。2014年的时候，有一种感染米米病毒的噬病毒体被发现，它的名字叫伴侣病毒(Sputnik Virus)。科学家们发现，有一些米米病毒可以抵御伴侣病毒(Sputnik Virus)，经过分析和实验，他们在这些大病毒的基因组里发现了噬病毒体的基因片段。在这个基因附近，科学家们还找到了类似细菌Cas蛋白的核酸酶“剪刀”。也就是说，大病毒也会把感染它的噬病毒体基因片段“记下来”，并用核酸酶“剪刀”去剪切入侵者的基因组，从而阻止它们进一步扩增。现在，米米病毒中发现的免疫系统也有自己的名字：MIMIVIRE(MIMIvirus VIrophage Resistance Element，米米病毒噬病毒体抵抗元件)。

        关于病毒是不是生命的问题，科学家们还没有共识，而巨型病毒的发现则进一步模糊了“生命”和“非生命”的边界——这些病毒依然不能独立生存，但却有着复杂的基因和功能，甚至连免疫机制都有了，我们究竟该如何看待它们呢？在第一个噬病毒体发现的时候，有记者在《自然》上发表了一则新闻：《噬病毒体的发现表明病毒是活的》。不知道这个记者在看到MIMIVIRE的时候是不是会拍拍大腿，跳起来说：“看！病毒真是活的！”