细菌噬菌体的生命周期
原创 发布时间:2022-08-31 浏览次数: 948 来源: 苏悦

核心提示:噬菌体是细菌的病毒,可以感染细菌细胞并在细菌细胞内复制。噬菌体可以将编码的毒力特征赋予细菌,使人类病原体进化,例如,通过溶原循环获得毒力基因。在此基础上,引入噬菌体的生命周期,因为宿主-噬菌体的相互作用很大程度上取决于它。


  噬菌体是细菌的病毒,可以感染细菌细胞并在细菌细胞内复制。噬菌体可以将编码的毒力特征赋予细菌,使人类病原体进化,例如,通过溶原循环获得毒力基因。在此基础上,引入噬菌体的生命周期,因为宿主-噬菌体的相互作用很大程度上取决于它。

  噬菌体可分为裂解型噬菌体(lytic)和温和型噬菌体(temperate),它们既可以进行裂解循环(lytic cycle),也可以进行溶源循环(lysogenic cycle)。在裂解循环中,噬菌体感染到受体细菌细胞导致噬菌体利用宿主机制复制。噬菌体感染开始于噬菌体的吸附,噬菌体与细菌细胞表面特定的受体相互作用,然后噬菌体将自身DNA注入受体细胞的细胞质中,然后发生转录和复制。随后,病毒蛋白质的合成和组装完成,噬菌体DNA被包装进衣壳。噬菌体编码的内毒素水解细菌细胞肽聚糖层,导致细胞裂解和成熟病毒粒子的释放。将噬菌体后代释放到环境中然后它们可以感染下一个噬菌体敏感受体。

  温和型噬菌体既可以进入裂解循环,也可以进入溶源循环。在将DNA注入细胞质后,温和噬菌体要么启动裂解周期,要么将其DNA整合到宿主的细菌染色体中,在溶源菌株中诱导前噬菌体(prophage)的生成。该噬菌体表达一种特定的噬菌体抑制因子,抑制大多数噬菌体基因的转录,包括裂解周期基因,因此该噬菌体进入休眠状态。整合后的噬菌体dsDNA在细胞分裂过程中与细菌染色体一起复制,从而在细菌中代代相传。当噬菌体从宿主染色体上切除时,就会退出溶原循环。这种切除可以是自发的,但通常是由宿主细胞的应激诱导的,比如抗生素、紫外线辐射或热应激造成的DNA损伤。诱导裂解周期导致噬菌体从宿主染色体上切除、复制和包装,形成成熟的病毒粒子并转移到其他敏感细菌。

  References

  Young R. Bacteriophage lysis: mechanism and regulation. Microbiol Rev. 1992 Sep;56(3):430-81. doi: 10.1128/mr.56.3.430-481.1992. PMID: 1406491; PMCID: PMC372879.

  Feiner, R., Argov, T., Rabinovich, L. et al. A new perspective on lysogeny: prophages as active regulatory switches of bacteria. Nat Rev Microbiol 13, 641–650 (2015). https://doi.org/10.1038/nrmicro3527

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