从抗噬菌体到环境适应力下降：沙门氏菌rfbD基因突变的连锁反应

一、背景知识

1、沙门氏菌的特性及危害

沙门氏菌是一种革兰氏阴性菌，广泛存在于自然环境中，有超过2600种血清型，可引起食源性沙门氏菌，是人类疾病的重要原因。

2、抗生素耐药性问题

抗生素的过度使用导致了多重耐药沙门氏菌菌株的出现，对人类健康构成严重威胁，因此迫切需要开发新的抗菌剂。

3、噬菌体疗法的优势与挑战

噬菌体是地球上最丰富和多样的实体之一，具有宿主特异性、可大量低价生产、可编辑基因组等优点，在治疗细菌感染方面具有极大潜力，但细菌可以采用多种策略抵抗噬菌体感染，如改变受体阻止噬菌体吸附、阻止噬菌体DNA进入等。

二、研究方法

1、筛选噬菌体抗性菌株

通过将沙门氏菌sm140与噬菌体Psm140共培养，筛选出抗性菌株Rsm1-Rsm5，其中Rsm1对Psm140表现出稳定抗性。

2、全基因组测序与突变分析

对Rsm1进行全基因组测序，发现rfbD基因第520位的C→T点突变，导致谷氨酰胺被终止密码子TAG替代，使rfbD翻译提前终止。

3、CRISPR验证与补充分析

通过CRISPR技术敲除sm140中的rfbD基因，构建sm140ΔrfbD突变株，并将rfbD基因重新引入Rsm1中，验证rfbD基因对噬菌体抗性的影响。

4、吸附能力测定与形态结构分析

通过测定噬菌体Psm140在不同菌株上的吸附率，并利用透射电子显微镜（TEM）观察细菌形态结构，分析rfbD突变对噬菌体吸附和细菌形态的影响。

5、细菌适应性评估

比较不同菌株的生长曲线、沉降速度、pH敏感性、热敏感性和抗生素敏感性，评估rfbD突变对细菌环境适应能力的影响。

三、关键发现

1、rfbD基因突变与噬菌体抗性

沙门氏菌Rsm1通过rfbD基因的C→T点突变获得对噬菌体Psm140的抗性，该突变导致LPS结构受损，使噬菌体无法有效吸附和感染细菌。

2、噬菌体抗性与细菌适应性的权衡

获得噬菌体抗性的细菌在生长速度、沉降速度、环境敏感性（pH、温度和抗生素敏感性）等方面表现出一定缺陷，表明细菌在获得噬菌体抗性的同时，牺牲了部分环境适应能力。

3、rfbD突变的普遍性

在25个噬菌体抗性菌株中，64%的菌株在rfbD基因位点发生了突变，说明rfbD基因突变是沙门氏菌获得噬菌体抗性的一种常见机制。

四、结论与展望

沙门氏菌通过rfbD基因的点突变获得噬菌体抗性，但这种抗性是以牺牲部分环境适应能力为代价的。这一发现为研究噬菌体疗法和细菌耐药性机制提供了新的视角。为了可以进一步研究噬菌体抗性机制，开发能够克服细菌抗性的噬菌体疗法，以及探索如何平衡细菌的噬菌体抗性和环境适应性，以提高噬菌体疗法的治疗效果。

参考文献：Zeng Y, Li P, Liu S, Shen M, Liu Y, Zhou X. Salmonella enteritidis acquires phage resistance through a point mutation in rfbD but loses some of its environmental adaptability. Vet Res. 2024 Jul 5;55(1):85. doi: 10.1186/s13567-024-01341-7. PMID: 38970094; PMCID: PMC11227202.