今天介绍的病毒是φX174(PhiX174 )噬菌体/辛希默病毒(Phix174microvirus，Sinsheimervirus)，它是非常独特的病毒——微小噬菌体(Microvirus)的典型代表。它以大肠杆菌为宿主，因此，这种病毒在大肠杆菌培养基污染物中很常见。

         φX174(PhiX174)噬菌体是一种感染大肠杆菌的单链DNA病毒，是第一个被测序的基于DNA的基因组。这项工作由弗雷德·桑格和他的团队在1977年完成。1962年，Walter Fiers和Robert Sinsheimer已经证明了ΦX174 DNA是共价闭合环状单链DNA。诺贝尔奖获得者阿瑟·科恩伯格以ΦX174为模型，首次证明了用纯化酶在试管中合成的DNA可以产生天然病毒的所有特征，从而开创了合成生物学时代。1972-1974年，Jerard Hurwitz、Sue Wickner和Reed Wickner及其合作者确定了产生酶所需的基因，这些酶催化病毒从单链形式转化为双链复制形式。2003年，克雷格·文特尔(Craig Venter)的团队报道称，ΦX174的基因组是第一个在体外完全组装合成的寡核苷酸。ΦX174病毒颗粒也在体外成功组装。2012年，研究人员展示了它高度重叠的基因组是如何被完全解压并保持功能的。

        φX174噬菌体具有一个具有正义的环状单链DNA基因组，共有5386个核苷酸基因组，GC含量为44%，95%的核苷酸属于编码基因。由于基因组的平衡碱基模式，它被用作Illumina测序仪的对照DNA。

基因

        ΦX174编码11个基因，按照它们被发现的顺序命名为字母表中连续的字母，除了A*，它是大A基因中的一个替代开始密码子。只有基因A*和K被认为是非必需的，虽然对A*有一些怀疑，因为它的起始密码子可以改变为ATT，而不能改变其他任何序列现在我们知道ATT仍然有可能在大肠杆菌中产生蛋白，因此这个基因实际上可能是必不可少的。

        ΦX174基因组的前一半和11个基因中8个至少有一个核苷酸重叠尽管去除所有基因重叠的重组噬菌体降低了野生型噬菌体的适应度，但这些重叠已被证明是非必需的。

         ΦX174已经被用来试图通过“合成证明”的方法来建立未被发现的遗传信息的缺失。

转录组

        2020年，ΦX174的转录组生成ΦX174转录组的显著特征是由4个相对较弱的启动子串联而成，其中4个不依赖ρ因子终止子，1个依赖ρ因子终止子。

蛋白质

A——剪切RF DNA，启动滚环复制；连接线状噬菌体DNA末端形成单链环状DNA。

A*——抑制宿主细胞DNA复制；不是必不可少的。

B——参与前壳蛋白组装的内部脚手架蛋白。

C——DNA包装。

D——参与前壳蛋白组装的外部脚手架蛋白。

E——宿主细胞裂解。

F——主要衣壳蛋白。

G——主要刺突蛋白。

H——DNA先导蛋白(或小刺突蛋白)。

J——结合到新的单链噬菌体DNA；伴随噬菌体DNA进入原壳蛋白。

K——优化突发尺寸；不是必不可少的。

蛋白质组

        最近已经报道了使用质谱鉴定所有ΦX174蛋白。

         感染开始于G蛋白结合到细菌宿主细胞表面的脂多糖。H蛋白(DNA先导蛋白)很可能通过预测的n端跨膜结构域螺旋引导病毒基因组穿过大肠杆菌的细菌膜。然而，H蛋白显然是一种多功能蛋白。这是φX174病毒衣壳蛋白中唯一缺乏晶体结构的蛋白质，这是因为，H蛋白芳香族氨基酸[酪氨酸(Tyrosine)、苯丙氨酸(Phenylalanine)和色氨酸(Tryptophan)]含量低，甘氨酸(Glycine)含量高，使蛋白质结构非常灵活。此外，H蛋白在高浓度下诱导细菌宿主的裂解，因为预测的n端跨膜螺旋很容易刺穿细菌壁。通过生物信息学，该蛋白包含四个预测的卷曲-卷曲结构域，与已知转录因子有显著的同源性。此外，还确定了新生H蛋白是合成其他病毒蛋白的最佳途径。当提供过量的蛋白质B(内部支架蛋白)时，新生H蛋白可以阻止病毒的掺入，从而被阻止。

       DNA通过病毒的亲水通道喷射出来。据了解，H蛋白存在于该区域，但实验证据尚未证实其确切位置。一旦进入宿主细菌，正义DNA基因组的复制通过反义DNA中间体进行。这是通过噬菌体基因组超螺旋完成的，这种超螺旋形成的二级结构吸引了一个蛋白复合体。这一过程在基因组周围发生一次易位，并从正义的原始基因组合成一个反义DNA。正义DNA(病毒的单链DNA基因组)是通过滚环机制由此产生的。这就是双链超螺旋基因组被病毒编码的A蛋白在正义DNA上切割的机制，也吸引细菌DNA聚合酶(DNAP)到裂解位点。DNAP利用反义DNA作为模板来生成正意义的DNA。当它在基因组周围移位时，它取代了已经合成的DNA的外链，后者立即被SSBP蛋白包裹。每当A蛋白识别出起始序列时，它就会切割整个基因组。

       D蛋白是最丰富的基因转录本，是病毒原壳蛋白中最多的蛋白。同样，F，J和G的基因转录本也比H丰富，因为这些结构蛋白的化学计量比为5:5:5:1。启动子是一种蛋白质复合体，可以在模板上吸附/结合解旋酶。启动子为DNA合成链提供RNA引物。

进化实验

      φX174在许多进化实验中被用作模式生物。

生物技术

       φX174经常被用作DNA测序的阳性对照，因为与其他生物相比，其相对较小的基因组大小，其相对平衡的核苷酸含量-约23% G, 22% C, 24% a和31% T，即45% G+C和55% A+T，其核苷酸序列为5386个碱基。Illumina的测序仪器使用φX174作为阳性对照，单次测序可以覆盖φX174基因组数百万次，这很可能是历史上最严重的基因组测序。

       φX174还用于测试个人防护装备对血液传播病毒的抵抗力。

        φX174也经过修改，使病毒衣壳G蛋白的肽显示(噬菌体显示)成为可能。

合成生物学

        φX174基因组是第一个在酵母中克隆的噬菌体，这为基因组修改提供了一个方便的跳板。φX174也是第一个被完全解压的基因组，删除了所有的基因重叠部分。这些变化的影响导致宿主附着明显减少，蛋白表达失调和热敏感性。

        除φX174噬菌体/辛希默病毒(Phix174microvirus，Sinsheimervirus)外，微小噬菌体还包括衣原体噬菌体(Chlamydiamicrovirus)、蛭弧菌噬菌体(Bdellomicrovirus)以及螺原体噬菌体(Spiromicrovirus)。