金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是一种常见的病原菌，能够引起多种感染。其基因组中常常携带多种噬菌体，这些噬菌体在溶原性状态下与宿主共生，但在特定条件下可以被诱导进入裂解性周期，导致宿主细胞裂解。噬菌体的这种溶原性到裂解性转化通常由DNA损伤引发的SOS反应触发，但目前尚缺乏能够选择性诱导特定噬菌体的策略。

1. 研究方法

噬菌体B13S的分离与鉴定

研究人员首先利用抗生素丝裂霉素C（mitomycin C）对金黄色葡萄球菌进行噬菌体诱导实验，发现丝裂霉素C能够通过SOS反应诱导噬菌体的产生。随后，他们从多种微生物的代谢产物中筛选出能够诱导金黄色葡萄球菌噬菌体的化合物。在测试了多种微生物的代谢产物后，研究人员发现假单胞菌的代谢产物能够显著增加噬菌体的产生。

通过对假单胞菌代谢产物的分离和鉴定，研究人员发现吡咯菌素是诱导金黄色葡萄球菌噬菌体产生的关键化合物。吡咯菌素是一种吩嗪类化合物，已知具有多种生物学功能，包括抗菌活性和氧化应激诱导。

内溶素PlyB13S的克隆与表达

实验表明，吡咯菌素能够以浓度依赖的方式诱导金黄色葡萄球菌噬菌体的产生，其诱导效果比丝裂霉素C高出一个数量级以上。通过对金黄色葡萄球菌基因组的分析，研究人员发现该菌株携带六种噬菌体样区域（PLR I−VI），其中只有phiMBL3噬菌体能够在吡咯菌素诱导下被特异性激活并产生噬菌体颗粒。

研究人员进一步通过透射电子显微镜（TEM）观察到phiMBL3噬菌体的形态，并利用蛋白质组学分析确认了噬菌体的特异性产生。此外，他们还发现吡咯菌素诱导的噬菌体产生依赖于细胞内的氧化应激水平，而非直接与宿主蛋白相互作用。使用活性氧（ROS）清除剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）能够显著降低噬菌体的产生，表明氧化应激在噬菌体诱导过程中起关键作用。

关键结论

1、噬菌体选择性诱导：吡咯菌素能够特异性诱导金黄色葡萄球菌中的phiMBL3噬菌体，而不影响其他噬菌体的产生。这种选择性诱导机制与传统的SOS反应不同，依赖于细胞内的氧化应激水平。

2、氧化应激的作用：吡咯菌素通过诱导细胞内的氧化应激来激活噬菌体，而非直接与噬菌体或宿主蛋白相互作用。这一机制可能涉及一种特殊的噬菌体抑制蛋白（CI*-like repressor），该蛋白在氧化应激条件下被特异性激活。

3、物种选择性：吡咯菌素对金黄色葡萄球菌具有选择性诱导作用，而对假单胞菌和大肠杆菌等其他细菌的噬菌体无诱导作用。这表明吡咯菌素可能通过物种特异性的机制来调控噬菌体的活性。

总结

这一发现不仅揭示了微生物代谢产物在调控噬菌体活性中的重要作用，还为开发新型噬菌体疗法提供了新的思路。通过选择性诱导特定噬菌体的裂解性转化，可以实现对病原菌的精准控制，从而减少抗生素的使用。此外，这一机制还可以被应用于合成生物学中，开发基于小分子调控的基因表达开关。

文章来源：

Jancheva, M., & Böttcher, T. (2021). A Metabolite of Pseudomonas Triggers Prophage-Selective Lysogenic to Lytic Conversion in Staphylococcus aureus. Journal of the American Chemical Society, 143, 8344−8351.