尾纤维蛋白如何成为细菌抗噬菌体的‘盾牌’？

这篇文章题为《关键噬菌体成分诱导细菌群体抗性》，发表在Science Advances杂志。本文深入探讨了噬菌体如何在细菌群落中引发抗性，重点关注肺炎克雷伯菌生物膜中的抗性发展机制。

研究表明，细菌生物膜在噬菌体感染过程中迅速发展出抗性并重新开始生长。这种抗性并非来自基因突变，而是由于噬菌体裂解细菌后释放的未组装噬菌体尾纤维蛋白。尾纤维蛋白通过降解细菌外的多糖荚膜层，阻止噬菌体再次感染。这一发现不仅揭示了噬菌体与细菌生物膜之间复杂的相互作用，还为开发针对细菌感染的新策略提供了新的思路。

1. 噬菌体诱导的生物膜抗性

研究团队使用微流控系统培养肺炎克雷伯菌生物膜，发现生物膜在噬菌体感染后会在外周区域发生裂解，然而裂解并未持续。经过一段时间后，生物膜重新开始生长，并且在受到高浓度噬菌体的再次感染时仍能表现出抗性。这表明生物膜在噬菌体感染后的抗性主要是一种表型抗性，而非基因突变所致。

图1 噬菌体感染肺炎克雷伯菌生物膜的时空动态

2. 尾纤维蛋白的关键作用

研究进一步发现，噬菌体裂解细菌后释放的尾纤维蛋白（gp46）在生物膜中的扩散，起到了抗性诱导的关键作用。gp46蛋白能够降解细菌的荚膜多糖层，而这些荚膜多糖层通常是噬菌体感染的初始靶点。随着gp46在生物膜中的传播，越来越多的细菌失去了荚膜多糖保护，导致噬菌体难以再次感染这些细菌。这种现象解释了生物膜的广泛抗性现象，并指出噬菌体裂解物质在形成抗性中的重要性。

图2 噬菌体尾丝蛋白对生物膜形成的影响

这项研究拓展了我们对噬菌体与细菌生物膜相互作用的认识。噬菌体裂解后释放的尾纤维蛋白不仅引发了生物膜的抗性，还暴露了生物膜的脆弱性。这为未来开发新的抗感染疗法提供了可能性，尤其是在应对多重耐药细菌时。结合噬菌体与抗生素或其他大分子药物的联合治疗，将有望成为治疗难治性细菌感染的新方向。

参考文献：Qianyu Hu et al. ,Essential phage component induces resistance of bacterial community. Sci. Adv.10,eadp5057(2024). DOI:10.1126/sciadv.adp5057