病毒在感染过程中可通过病毒基因编码的蛋白质调节宿主RNA聚合酶活性,起始病毒基因的转录和表达以及相应的病毒生命过程。虽然对细菌噬菌体和古菌病毒的研究已初步揭示一些感染过程中病毒(或噬菌体)基因转录的调节机制,但古菌病毒在感染过程中如何调节自身基因转录的研究鲜有报道。STSV2是一种非裂解性硫化叶菌病毒,基因组中无RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)编码序列,而且感染过程中其基因组不整合到宿主基因组中,目前对这类病毒的基因转录调节机制研究仍未见报道。因此,本研究拟以一株分离自腾冲热海的硫化叶菌病毒STSV2作为研究对象,开展相关的研究。为了研究病毒感染过程中宿主RNAP蛋白复合物中是否具有病毒蛋白组分,我们首先将E233S菌株的RNAP亚基Rpo2的前半部分编码基因序列Rpo2-1(1～1698bp)转化E233S菌株构建过表达His标签标记的Rpo2-1融合蛋白的转基因菌株,同时制备Rpo2的抗体,然后通过串联亲和纯化方法从感染了STSV2病毒的Rpo2-1转基因菌株中分离RNAP蛋白复合物并进行蛋白质谱鉴定。结果表明,共鉴定出9个STSV2病毒基因编码蛋白信息,涉及转录、蛋白修饰、核酸代谢和未知功能,其中ORF2、ORF8和ORF51分别为wHTH结构域蛋白、AAA family ATPase、和分解代谢物基因激活蛋白,参与与转录调节有关;ORF11和ORF61为微管蛋白和糖基转移酶,与蛋白修饰修饰有关;ORF30参与核苷酸代谢,其余3个为未知功能蛋白。三维结构分析表明ORF2蛋白属于典型的wHTH结构域蛋白,具有这种结构域蛋白大多是作为转录调节因子。为了进一步分析ORF2蛋白功能,我们将ORF2基因插入表达载体pSeSD中构建重组表达质粒pSeSD-ORF2,转化硫化叶菌E233S菌株,获得转基因菌株E233S/pSeSD-ORF2。进一步利用阿拉伯糖对E233S/pSeSD-ORF2进行诱导24h,以pSeSD转化的E233S菌株作为对照,通过实时荧光定量PCR分析E233S菌株中涉及复制、转录及代谢等相关的16个基因mRNA转录水平的变化。结果表明,ORF2基因表达能显著提高硫化叶菌E233S菌株中基因的转录水平,变化幅度从1.68倍到12.9倍。为了进一步验证ORF2蛋白是否有助于STSV2病毒基因的mRNA转录,在获得ORF2基因转化的E233S/pSeSD-ORF2的基础上,我们进一步用病毒STSV2 感染 E233S/pSeSD-ORF2,然后检测诱导 36h 的 E233S/pSeSD-ORF2 转基因菌株中病毒不同ORFs的mRNA转录水平的变化情况。结果显示,所检测的22个ORFs的mRNA转录水平显著提高,表明ORF2蛋白在调节病毒STSV2感染过程中病毒基因的转录上具有重要的作用。综合E233S菌株和病毒基因转录水平变化,可以推测ORF2是一个普遍性的促进基因转录的转录调节因子。进一步利用病毒STSV2感染转基因菌株E233S/pSeSD-CORF2,然后通过实时荧光定量PCR方法来分析的ORF8和ORF20的DNA拷贝数变化。结果显示,随着培养时间增加,ORF2基因转化的E233S菌株样品中STSV2病毒颗粒丰度显著高于空载体pSeSD转化的E233S菌株样品,说明ORF2基因表达提高了一些宿主E233S内源基因以及病毒自身ORFs的mRNA转录水平,促进病毒的增殖。然而,一步生长曲线分析表明,ORF2单基因表达都能显著提高宿主基因的转录水平,引起宿主生长延迟,而且还能促进感染过程中STSV2病毒基因转录、病毒的增殖以及引起宿主生长延迟更加明显。分析还表明,这可能与ORF2基因表达促进细胞分裂蛋白CdvA、CdvB、DNA结合蛋白、转录相关蛋白TIIFB2、AbrB家族转录调节因子等基因上调有关。综上所述,病毒STSV2编码的蛋白ORF2属于具有wHTH结构域的转录调节蛋白,其作为宿主E233S菌株中RNAP蛋白复合物的组分可上调感染过程中宿主和病毒基因的转录水平,同时对宿主生长产生影响,在STSV2病毒生命过程中具有重要的调节作用,但具体的作用机制和相关的调节过程还有待于深入研究。本研究有助于完全揭示STSV2病毒在感染过程中基因的转录调节机制,为揭示STSV2病毒其他生命过程打下基础,同时对研究古细菌病毒的起源、进化和宿主相互作用提供参考。