“以噬菌体制噬菌体”:科学家发现温和噬菌体编码的免疫武器库
“以噬菌体制噬菌体”:科学家发现温和噬菌体编码的免疫武器库
传统观点认为,噬菌体与细菌之间的战争是“非我即敌”的攻防游戏,但美国麻省理工学院Michael Laub团队与博士后Brenes的最新研究揭示,溶源噬菌体(temperate phage)自身就是一座被低估的“军火库”。他们在《Cell Host & Microbe》发表的论文中,系统筛查了33株大肠杆菌溶源噬菌体,发现超过75%的前噬菌体(prophage)至少能抵御一种外源噬菌体,共鉴定出17套独立防御系统,其中13套为首次报道,包括5套毒素-抗毒素(TA)模块。研究首次提出“噬菌体内免疫”概念,把温和噬菌体从“潜伏乘客”重新定义为“主动竞争者”。
作者采用“单挑循环”策略:先诱导33株前噬菌体获得单溶原菌库,再用其余32株噬菌体分别挑战,记录感染是否被阻断。通过迭代删除候选基因,他们精确定位了17个防御岛。已知的HK022 Nun、HK97 Gp15等超感染排斥蛋白果然上榜,但更多新系统令人惊喜:Tripartite HicABC、HipA-HipD等TA系统通过分子伴侣感知入侵,迅速释放毒素冻结宿主代谢,从而“同归于尽”式阻止外源噬菌体复制。一些系统甚至位于晚期裂解操纵子内,却在溶原期就“漏表达”,提示存在专用调控元件,让防御功能随时待命。
更关键的是,这些防御并非“一刀切”。同样一套系统,在ECOR13菌株中表现强势,在K-12背景里却可能沉默;换成30 °C、M9低营养条件,沉默系统又能“复活”。转录组对比发现,活性差异并非总源于mRNA丰度,暗示宿主因子或翻译后修饰决定防御开关。该结果解释了为何水平转移的前噬菌体有时立刻成为“免疫插件”,有时却形同虚设——遗传与环境背景共同决定其战斗力。
这项研究把“噬菌体-噬菌体冲突”推向微生物生态学前沿。溶源噬菌体通过编码多元、可调控的免疫系统,既保护宿主不被竞争者取代,也确保自身 genomic “寄生舱”不被拆台。随着噬菌体疗法和噬菌体衍生抗菌工具升温,这些天然模块可被“即插即用”地移植到工程菌或治疗噬菌体中,构建更精准、更耐用的抗感染武器。正如作者所言:“It may take a phage to catch a phage.”——欲擒噬菌体,还得靠噬菌体。
参考文献:https://doi.org/10.1016/j.chom.2025.05.012
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