同时感染噬菌体会阻碍彼此进入细胞

原创

来源：王维松

2024-07-03 11:37:23

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核心提示：本文探讨了噬菌体感染复数（multiplicity of infection，MOI）对噬菌体进入细菌细胞的影响。研究发现，当 MOI较高时，噬菌体进入细胞的效率会降低。

温和噬菌体在细胞死亡（裂解）和病毒休眠（溶原）之间做出的发育选择受到环境中病毒和宿主的相对丰度的影响。这种丰度驱动决策的范式是大肠杆菌的λ-噬菌体，其溶原化的倾向随着感染同一细菌的病毒数量而增加。λ-噬菌体通过这个数字来推断噬菌体或细菌的数量是否相互超过。然而，这种解释的前提是细胞外噬菌体与细菌的比率与细胞内感染复数 MOI 之间的准确映射。

在这里，作者证明这个前提是错误的。通过同时标记噬菌体衣壳和基因组，作者发现，虽然落在每个细胞上的噬菌体数量可靠地采样了群体比率，但进入细胞的噬菌体数量却没有。在微流控装置中进行并使用随机模型解释的单细胞感染表明，噬菌体进入的概率和速率随着吸附噬菌体的数量而降低（图 1）。这种减少反映了噬菌体附着引起的对宿主生理学的MOI依赖性扰动，膜完整性受损和膜电位丧失证明了这一点（图 2）。进入动力学对周围培养基的依赖性对感染结果有很大影响，而感染噬菌体的长时间进入增加了给定MOI下感染结果的异质性。研究人员在λ-噬菌体中的研究结果，以及在噬菌体T5和P1中获得的类似结果，证明了进入动力学在决定噬菌体感染结果方面所起的作用。这些发现对于理解噬菌体感染过程和噬菌体与宿主细菌之间的相互作用具有重要意义。

文章研究了噬菌体感染细菌的机制，并发现当多个噬菌体同时感染一个细菌细胞时，噬菌体之间的相互干扰会导致它们进入细胞的效率降低。研究者还发现a，噬菌体感染细胞的数目与细胞外噬菌体与细菌的比例并不成正比，这说明噬菌体进入细胞是一个复杂的过程，受多种因素的影响。此外，该研究还强调了在单细胞水平上研究噬菌体感染的重要性，以便更好地理解其感染机制。

图1延时测量表明噬菌体进入的概率和速率呈MOI依赖性降低

图2 噬菌体吸附引起细胞扰动，导致噬菌体进入受阻

文献来源：Nguyen TVP, Wu Y, Yao T, Trinh JT, Zeng L, Chemla YR, Golding I. Coinfecting phages impede each other's entry into the cell. Curr Biol. 2024 Jun 11:S0960-9822(24)00675-4. doi: 10.1016/j.cub.2024.05.032. Epub ahead of print. PMID: 38878771.

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