狭窄的宿主范围是噬菌体应用的主要限制因素之一，但噬菌体可以通过适应受体结合蛋白进化出扩大宿主范围的突变噬菌体。噬菌体K8是一种肌尾噬菌体，能特异性感染铜绿假单胞野生型菌株PAK。在之前的研究指出O特异性抗原 (OSA) 缺陷菌株通常能从噬菌体K8裂解物中恢复，从而表现出对噬菌体K8的抗性。最近在《微生物组》期刊报道了铜绿假单胞噬菌体K8可以进化出更广泛的宿主范围和更高的杀伤效率，但其代价是降低噬菌体粒子的稳定性。

  研究人员在实验中发现噬菌体K8与OSA的脂多糖 (LPS) 结合感染，OSA缺陷的铜绿假单胞野生型菌株PAK突变体对噬菌体K8感染具有抗性。但当应用大量噬菌体K8时，发现OSA缺陷菌株的菌苔上观察到清晰的噬菌斑，认为是噬菌体K8群体包含了一小部分噬菌体K8突变体，并扩大了宿主范围。接着对这些噬菌体斑进行分离纯化，得到了41株K8突变体。其中一株经过测序，发现在基因gp075中出现了一个碱基取代，在715位置上由G突变为A，导致T239A氨基酸取代，记为GP075M，对该突变噬菌体命名为K8- T239A。为了估计K8群体中噬菌体突变频率，以OSA缺陷菌株SK2、SK15和SK45为指标，获得突变率分别为4.8±2.1 × 10-7， 5.0±2.3 × 10-7，3.8±1.3 × 10-7。

  图1 噬菌体突变体感染osa缺失细胞的筛选

  为探讨K8-T239A吸附的分子基础，以7株PAK衍生株为指示剂，进行了斑点测定。在三株细菌中将转座子Tn5G分别插入ssg、galU和wah基因，其核心寡糖缺失，表现对噬菌体K8-T239A产生抗性;其余4株SK75、SK2、SK15和SK45，Tn5G转座子插入OSA合成基因，保留了核心寡糖，表现出对噬菌体敏感K8-T239A。结果表明K8-T239A可能同时使用OSA和核心寡糖两种噬菌体受体。分析了携带GP075M样蛋白的噬菌体K8及其衍生物的耐热性和温度、pH稳定性，发现GP075的这种突变会改变噬菌体蛋白之间的蛋白间相互作用，从而降低了噬菌体颗粒对热、酸性和碱性等环境应激的稳定性。

  在进化过程中，噬菌体通常通过受体结合蛋白的适应来扩展其宿主范围，以重新进入受体受损的细胞。在模拟自然环境的条件下，估计了K8及其衍生物的长期存活率，结果表明，在指示的应激源下，突变噬菌体相对于野生型噬菌体K8更脆弱。

  图2 噬菌体K8及其衍生物的稳定性分析

  病毒蛋白GP075氨基酸序列的改变不仅可能扩大宿主范围，而且可能导致K8衍生物的结构不稳定。这表明在蛋白GP075的新功能的产生和病毒粒子完整性的不稳定之间发生了典型的交易。

  Sun L, You J, Li D, Zhang Z, Qin X, Pang W, Li P, Han Q, Li Y, Huang Z, Zhang X, Gong M, Yang H. Variants of a putative baseplate wedge protein extend the host range of Pseudomonas phage K8. Microbiome. 2023 Jan 31;11(1):18. doi: 10.1186/s40168-022-01459-w.