arbitrium系统如何调控噬菌体的溶菌与溶源转换

噬菌体在感染细菌时，可以选择两种不同的生活方式：溶菌周期（lytic cycle）和溶源周期（lysogenic cycle）。在溶菌周期中，噬菌体会迅速复制并裂解宿主细胞，释放出更多的噬菌体颗粒；而在溶源周期中，噬菌体的基因组会整合到宿主细菌的染色体中，与宿主细胞和平共存。这种选择对于噬菌体的生存和传播至关重要。

1.基因敲除与互补实验

研究人员首先构建了SPb噬菌体的aimP和aimR基因敲除突变体。aimP基因编码一种名为AimP的肽，而aimR基因编码一个转录因子AimR。实验结果显示，aimP基因敲除突变体（DaimP）在噬菌体诱导后产生的噬菌体颗粒数量略高于野生型（WT），而aimR基因敲除突变体（DaimR）产生的噬菌体颗粒数量显著减少。这表明aimR在噬菌体诱导过程中起着关键作用。

2.噬进化实验

为了进一步探索arbitrium系统的功能，研究人员进行了进化实验。他们将DaimR突变体在实验室条件下连续传代，直到获得能够产生与野生型噬菌体相似斑点的突变体。通过对这些进化后的噬菌体进行基因组测序，研究人员发现这些突变体在yopN基因上发生了突变。yopN基因位于aimP基因下游的一个操纵子中，编码一种功能未知的蛋白。这些结果表明，yopN基因的突变可以补偿aimR基因敲除带来的缺陷

关键结论

1.arbitrium系统在噬菌体诱导中的作用：研究发现，arbitrium系统不仅在噬菌体感染过程中起作用，还在噬菌体诱导过程中发挥关键作用。aimR基因的敲除显著减少了噬菌体颗粒的产生，表明AimR在噬菌体诱导过程中是必需的。

2.yopN和yopR基因的功能：研究人员发现，yopN基因的突变可以补偿aimR基因敲除带来的缺陷，而yopR基因则可能编码噬菌体的主阻遏蛋白。这些基因位于一个保守的操纵子中，可能参与调控噬菌体的溶菌与溶源转换。

3.arbitrium系统的生态意义：虽然在实验室条件下，arbitrium系统似乎并非必需，但在自然环境中，它可能有助于噬菌体在宿主细胞中保持平衡，既促进噬菌体的传播，又保护宿主细胞免受过度裂解。

总结

本研究通过实验验证了arbitrium系统在噬菌体溶菌与溶源转换中的调控作用，揭示了yopN和yopR基因在这一过程中的重要性。这些发现不仅丰富了我们对噬菌体生命周期的理解，还为开发新型抗菌策略提供了潜在的靶点。未来的研究可以进一步探索arbitrium系统的分子机制，以及其在不同环境条件下的生态功能。

文章来源：

Aisling Brady et al. The arbitrium system controls prophage induction. Current Biology, 2021. DOI: 10.1016/j.cub.2021.08.072