背景知识

超感染排斥（superinfection exclusion）是已感染细胞阻止同类病毒二次感染的现象，首次在噬菌体中发现，后在动植物病毒中也有报道，但其进化意义一直不明。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是医院常见机会致病菌，许多噬菌体利用其IV型菌毛（type IV pilus）作为入侵“锚点”。若完全破坏菌毛虽可阻病毒，却会让细菌失去运动、黏附与生物膜形成能力，带来巨大适应性代价。

研究方法

以铜绿假单胞菌噬菌体JBD26为模型，鉴定其原噬菌体编码的Zip蛋白。

采用细菌双杂交、共纯化、荧光显微镜、实时菌毛动态追踪等技术，解析Zip与菌毛伴侣蛋白PilZ的相互作用及其对菌毛长度和数量的调控。

构建zip敲除及回补株，结合群体感应（quorum sensing）突变体，评估Zip表达如何受LasR调控。

在JBD26、JBD24、LESφ3、JBD44、ε15、HK97等多种噬菌体-宿主体系中验证“反克洛诺斯效应”是否普遍。

实验结果

Zip并非“拆毁”菌毛，而是与PilZ-PilB复合物结合，缩短菌毛长度、减少菌毛数量，在不影响细菌运动力的前提下阻断噬菌体吸附。

Zip表达受宿主群体感应核心转录因子LasR控制：细胞密度低时表达低，密度高时表达升高，实现“按需防御”。

缺失zip的溶原菌培养20小时后，游离病毒滴度下降达10³–10⁴倍，证明Zip阻止新生病毒被溶原菌“再吞食”（作者称之为“反克洛诺斯效应”）。

该效应在革兰氏阴性菌（铜绿假单胞菌、沙门氏菌、大肠杆菌）及革兰氏阳性菌的多种噬菌体中保守，作用机制包括菌毛修饰、LPS血清型转换、受体遮蔽等。

生物信息学分析显示，约1000个铜绿假单胞菌噬菌体基因组携带Zip同源物；其他已报道的30多种噬菌体亦表现出类似自我排斥功能，提示“反克洛诺斯”是噬菌体普遍采用的传播策略。

结论

温和噬菌体通过群体感应调控表面受体修饰，既避免与同类竞争，又保护新生病毒不被“自家人”消耗，从而最大化水平传播机会。这一发现不仅阐明了超感染排斥的进化意义，也为未来利用噬菌体疗法时提高病毒存活与扩散效率提供了新思路。

参考来源：

Taylor, V.L., Patel, P.H., Shah, M. et al. Prophages block cell surface receptors to preserve their viral progeny. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09260-z