香港科技大学研究团队揭示了一种鲜为人知的蓝藻病毒的高分辨率结构。这项研究有助增加对病毒侵染机制的理解，为更加准确预测气候变化创造了更有利的条件。研究团队借助先进的冷冻电镜技术，成功解析了蓝藻病毒P-SCSP1u处于原生形态的近原子分辨率结构，揭示了不同组分如何组装成完整的病毒颗粒。这项研究展示了病毒中多种蛋白质的构象，以及它们稳定病毒结构并完成侵染宿主的分子机制。
蓝藻病毒与其宿主蓝藻在海洋生物地球化学循环及海洋食物链中，具有关键作用。P-SCSP1u是一类MPP-C蓝藻病毒中的代表成员。在已知的所有蓝藻病毒中，P-SCSP1u拥有最小的基因组，且在侵染蓝藻时表现出特异的行为。但由于缺乏高分辨率的结构资料，科学家们对蓝藻病毒侵染蓝藻的过程所知甚少。
科大生命科学部助理教授党尚宇及海洋科学系兼生命科学部副教授曾庆璐领导的研究团队，利用单颗粒冷冻电镜术对该病毒展开研究，揭示了病毒头部衣壳的组装机制和病毒「门-尾复合物」的分子互作机理。通过与已知结构的其他类似病毒进行比较，研究团队提出了病毒尾部相关蛋白通过构象变化在侵染宿主时工作机制的新见解。此外，研究亦近距离观察了该病毒控制DNA注入的「门-尾复合物」，通过与T7病毒中的类似结构进行比较，团队鉴定位于病毒尾部中心控制DNA进出的两个新部件，包括阀门和门控，并提出该类型病毒尾部对DNA局部控制的工作模型。
党教授表示：「我们相信研究发现的蓝藻病毒高分辨率原生结构对于理解病毒的侵染机制是一个重要且及时的贡献。」
蓝藻又称蓝细菌，是一种光合细菌，在地球生态系统中发挥着不可或缺的作用，除了产生氧气，还是人类日常生活中消耗的大量食物和燃料的重要能量源头。蓝藻病毒通过特异性侵染蓝藻，从而对蓝藻的数量和行为产生显著影响，亦是了解蓝藻的生长和死亡对于确定海洋碳总量、掌控地球碳循环至关重要的原因。
在阳光充足的水域中，大约有5%的蓝细菌受到蓝藻病毒的侵染。当侵染发生时，这些病毒接管蓝藻并促使更多病毒的产生，类似于将蓝藻变成一个病毒生产工厂。曾教授解释：「这些病毒可以通过阻止蓝藻利用二氧化碳来影响它们从阳光中获得能量的过程，导致每年损失大量的碳，超过地球上所有珊瑚礁、沼泽和海洋植物所产生的碳总量。了解这些病毒的工作原理和侵染宿主的过程至关重要，因为这有助科学家们了解它们如何影响蓝藻、海洋甚至气候。」
曾教授续指，蓝藻在香港水域中非常丰富，对全球二氧化碳固定起着重要作用。蓝藻的全球丰度和碳固定能力对于计算海洋碳预算至关重要。蓝藻病毒是导致蓝藻死亡的主要原因。研究蓝藻病毒的侵染过程对了解它们如何调控蓝藻种群至关重要，同时对准确估计全球碳预算和预测气候变化十分关键。
曾教授进一步指：「我们的研究成果有助于未来利用病毒控制在淡水中有害蓝藻的生长，抑制水华现象的发生，同时亦能推进农业生产和饮用水清洁的保障工作。」
研究成果已于近期发表在《自然通讯》学术期刊上。党教授表示：「我们非常兴奋能够和整个科学界分享我们的工作成果，也很高兴地看到我们的研究成果得到了著名期刊的认可。大家的努力没有白费。」
然而，目前发表的结构中，位于噬菌体尾部的纤维蛋白，由于其高度的柔性，仍有部分结构未被解析，但这一部分对于病毒识别和侵染其宿主非常重要。在接下来的实验，团队计划通过对病毒侵染过程的模拟，解析一系列不同状态的结构，从而更好地了解整个侵染过程，帮助团队获得完整纤维蛋白的结构，进而验证在此次论文中提出的病毒侵染机制。
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