产志贺毒素大肠杆菌（Shiga toxin-producing Escherichia coli, STEC）是一种重要的人畜共患病原体，可引发水样或血性腹泻、出血性结肠炎，甚至致命的溶血性尿毒综合征（HUS）。其核心毒力因子志贺毒素（Shiga toxin, Stx）由溶原性噬菌体编码，并通过水平基因转移在不同菌株间传播。近年来，中国首次报道了新型Stx2k亚型毒素，但其相关噬菌体的生物学特性尚未明确。本研究从临床分离的Stx2k阳性大肠杆菌中诱导出一种新型温和噬菌体phiStx2k，并系统解析其形态、基因组特征及毒素基因转移能力，为理解STEC的进化机制和公共卫生风险提供了重要依据。

phiStx2k从患者来源的STEC1575菌株中诱导获得。实验采用大肠杆菌K-12衍生菌株MC1061作为宿主，通过丝裂霉素C（0.5 μg/mL）处理18小时诱导噬菌体释放。裂解液经0.22 μm滤膜过滤后，通过双层琼脂法纯化5次，最终获得单一噬菌体克隆。透射电镜观察显示，phiStx2k具有典型的二十面体头部（直径约54 nm）和长非收缩性尾部（长度149 nm），其形态特征显著区别于已知的短尾Stx2a噬菌体Sp5。

基因组注释显示，phiStx2k包含80个开放阅读框（ORF）和3个tRNA基因（补充表S2）。功能模块分为整合、DNA包装与复制、调控、毒性、细菌裂解和形态发生（图3A）。值得注意的是，其调控模块与已知的13种肠出血性大肠杆菌噬菌体复制单元（Eru）无同源性，表明phiStx2k携带一种新型调控机制。

噬菌体整合至宿主染色体tRNA-二氢尿苷合成酶基因（dusA）中，左右两侧附着位点（attL和attR）均包含7 bp核心序列“ATGCTCG”（图3C）。这一序列与噬菌体附着位点attP完全一致，暗示其通过位点特异性重组完成整合。此外，基因组末端分析揭示了12 bp的5’黏性末端（5’-GGGCGGCGACCT-3’），提示其采用cos包装机制。基于主要衣壳蛋白（MCP）和末端酶大亚基（TerL）的系统发育分析显示，phiStx2k与大肠杆菌噬菌体ev243、ev207及1H2亲缘关系较近。全基因组比对表明，其与最接近的大肠杆菌噬菌体2H10（GenBank NC_049950）的核苷酸一致性为97.86%，但覆盖度仅61%，核苷酸基因组相似性（NIS）为60%。根据国际病毒分类委员会（ICTV）标准，若两噬菌体全基因组序列一致性低于70%，则分属不同属。因此，phiStx2k被归类为Caudoviricetes类下的一个新属。为评估phiStx2k转化非产毒菌株的能力，研究测试了包括MC1061、DH5α、C600等在内的6种大肠杆菌K-12菌株。噬菌体悬液（10⁶ PFU/mL）与宿主菌共培养后，通过PCR和溶原稳定性实验验证转化效率。结果显示，除ATCC 25922外，其余菌株均成功建立稳定溶原状态。

通过RT-qPCR和Vero细胞毒性实验证实，溶原菌在丝裂霉素C诱导下可显著上调stx2k基因表达，并产生功能性Shiga毒素。这一结果首次证明phiStx2k具备将非致病性大肠杆菌转化为产Stx2k菌株的能力，凸显其潜在的流行病学风险。

phiStx2k的发现填补了Stx2k噬菌体研究的空白。其独特的调控模块和整合位点提示，Stx噬菌体在进化中可能通过重组获得多样化调控机制，以适应不同宿主环境。此外，基因组中携带的tRNA基因可能增强其对宿主的适应性，促进毒素基因的水平传播。

参考文献：

Yang Xi, Sui Xinxia, Liu Qian, et al. Characterization of the novel temperate Escherichia coli phage phiStx2k[J]. Archives of Virology, 2023,169(1).