一项由Marina Mahler、Liang Cui等科学家共同完成的研究，近期在《Cell Host & Microbe》杂志上发表，揭示了噬菌体DNA的一种新型阿拉伯糖基化修饰——5-阿拉伯糖基-羟基胞嘧啶（5ara-hC），以及这种修饰对不同噬菌体防御系统的独特响应机制。这一发现为理解噬菌体与宿主细菌之间的进化博弈提供了新的视角，也为开发新型抗病毒策略提供了潜在的靶点。

研究人员在研究中发现，噬菌体LC53和92A1的DNA中存在5ara-hC修饰。这种修饰通过在胞嘧啶上添加阿拉伯糖来保护噬菌体免受DNA靶向防御系统的攻击。研究人员进一步发现，一些噬菌体编码的阿拉伯糖-5ara-hC转移酶（Aat）能够在DNA上添加第二个甚至第三个阿拉伯糖，从而产生5ara-ara-hC和5ara-ara-ara-hC修饰。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和核磁共振（NMR）等技术，研究人员详细分析了这些修饰的化学结构，并确认了它们的存在。

研究发现，5ara-hC修饰的噬菌体能够逃避DNA靶向的I型CRISPR-Cas和II型RM系统，但对RNA靶向的III型和VI型CRISPR-Cas系统以及IV型RM系统仍然敏感。此外，5ara-hC修饰还能够逃避针对含有葡萄糖基化羟甲基胞嘧啶（5ghmC）的噬菌体的糖基化酶防御。研究人员还发现，具有双阿拉伯糖修饰（5ara-ara-hC）的噬菌体能够抵抗某些能够靶向5ara-hC修饰噬菌体的防御系统，这表明噬菌体通过增加阿拉伯糖的数量来增强对某些防御系统的抵抗力。

研究人员通过分析噬菌体和宏基因组数据库，发现5ara-hC修饰在多种噬菌体中广泛存在，这些噬菌体主要感染肠杆菌科的细菌，其中许多是重要的病原体。这种修饰的进化可能与噬菌体为了逃避宿主细菌的多种防御系统而发展出的策略有关。通过增加阿拉伯糖的数量，噬菌体可能能够更好地抵抗宿主的防御机制，从而在进化过程中获得优势。

这项研究不仅揭示了一种新的噬菌体DNA修饰机制，还展示了这种修饰如何影响噬菌体对宿主防御系统的响应。这些发现为理解噬菌体与宿主之间的相互作用提供了新的见解，并可能为开发新的抗病毒策略提供理论基础。未来的研究可以进一步探索这种修饰在不同噬菌体中的具体作用机制，以及如何利用这些机制来设计针对耐药细菌的新型治疗方法。

噬菌体DNA阿拉伯糖基化修饰对细菌防御系统的抵抗与敏感性响应图解

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.chom.2025.06.005