噬菌体是细菌的病毒天敌，具有极大的遗传多样性。细菌和噬菌体之间存在着长期的进化冲突，促使细菌发展出多种免疫系统，而噬菌体也进化出相应的对抗策略。与裂解性噬菌体不同，温和噬菌体可以在细菌染色体上整合为前噬菌体，与细菌共存，其生存与宿主细菌紧密相连，因此常编码防止同种或密切相关的噬菌体超感染的机制，以及阻断完全不相关噬菌体感染的抗噬菌体防御系统，但此前对防御温和噬菌体的研究相对较少。

研究人员从 52 株多样化的的大肠杆菌中分离出 33 株温和噬菌体，构建了单个前噬菌体的宿主库，并测试了它们对同组其他温和噬菌体的防御能力。通过迭代删除策略，鉴定了 17 个负责前噬菌体编码防御的系统，包括 5 个毒素-抗毒素系统。研究还探讨了这些防御系统在不同生长条件和宿主遗传背景下的防御效果，以及它们在细菌中的分布和与前噬菌体的关联。

结果发现大多数前噬菌体宿主能抵抗至少一种其他噬菌体，且通常对多种噬菌体具有广泛的防御能力。这些防御系统的有效性因生长介质和宿主背景的不同而有所差异。鉴定出的 17 个系统中，有 13 个是新防御系统，且大多数系统在细菌中广泛分布且通常存在于前噬菌体区域。其中 5 个未被发现的系统被验证为毒素-抗毒素（TA）系统，它们通过不同的机制对多种温和噬菌体提供保护。

这项研究揭示了温和噬菌体编码的多种新型抗噬菌体防御系统，扩展了人们对细菌免疫系统的认识，为理解噬菌体与细菌之间的复杂相互作用提供了新的视角，也为开发新型抗噬菌体策略和生物技术应用提供了潜在的资源。

参考文献：

Brenes LR, Laub MT. E. coli prophages encode an arsenal of defense systems to protect against temperate phages. Cell Host Microbe. 2025 May 19:S1931-3128(25)00154-4. doi: 10.1016/j.chom.2025.04.021. Epub ahead of print. PMID: 40409266.