核心提示：流产感染是细菌宿主对噬菌体进行防御的一种典型的方式。流产感染，通过以牺牲被感染的细胞为代价，来防止噬菌体在细胞群体水平当中蔓延。

  流产感染是细菌宿主对噬菌体进行防御的一种典型的方式。流产感染，通过以牺牲被感染的细胞为代价，来防止噬菌体在细胞群体水平当中蔓延。这种群体水平的噬菌体防御被称为“流产感染”。常见的“流产感染”噬菌体防御系统如基于环寡核苷酸的抗噬菌体信号系统(CBASS)、逆转录酶防御系统等。它们之间的共同之处是在于都存在一个下游的效应基因，触发细胞膜发生变化进而导致宿主自身死亡，阻止噬菌体在群体水平上进行扩散。

  而这篇文章提到的毒素-抗毒素防御系统，是通过另一种流产感染的方式进行噬菌体防御。这个系统通常是由两个部分组成，一部分是抑制生长的毒素物质，另一部分是与其同源的抗毒素部分，在正常情况下，它们之间共同表达形成复合物，从而中和毒素。文章中介绍的毒素-抗毒素防御系统是一种III型的TA系统，抗毒素部分具有一部分的重复序列，而毒素基因编码的是一种核糖核酸内切酶，并且能够切割抗毒素前体产生与毒素结合的重复前体来中和毒性。

  文章鉴定的toxIN系统是属于III型毒素抗毒素系统的。当作者将系统中的两个部分在载体中单独进行克隆和诱导表达，来鉴定了两个部分的功能。结果显示，当诱导表达ToxN时，会导致细菌生长受到抑制，但是当两个部分同时诱导，则不会对细菌造成影响。此外，通过对细菌吸光值的测量，还发现在诱导了ToxN的三十分钟后，再对toxI进行诱导，仍然可以消除由ToxN引起的毒性。另外，作者发现toxIN这个系统能够对T2、T4等多个噬菌体进行防御，能够保护大肠杆菌免受噬菌体的感染。通过实验表明，当toxIN系统存在的条件下，T4噬菌体不能在宿主体内正常复制，并且通过比较用高浓度的噬菌体进行侵染实验，不管细菌有没有这个防御系统，在一轮噬菌体感染后，存活下来的细胞数量是相一致的。这也表明，toxIN系统是通过流产感染的方式来进行噬菌体防御的。

  由于目前已经知道了III型TA系统包含核酸酶，作者为验证ToxN的作用方式，通过转录组测序的方法进行了验证。作者选取的时间点是在诱导ToxN表达的5~10分中之后，因为在这段时间，诱导表达ToxN之后细菌的吸光值显著发生了变化。通过与对照组进行对比，其中一部分的切割比率发生了明显变化，过表达ToxN后，大部分基因的切割率都小于-1，这表示大部分的RNA已经被切割。而通过对这些切割的位点进行分析，发现所有的切割部分都含有GAAAU这一序列。并且，在统计中ToxN切割的转录物中，都能发现GAAAU的切割区域，在与对照组之间的切割比例统计发现，这一序列也呈现出很大的差异。另外，这段序列同时也是toxI中重复序列的一部分。因此作者判定，ToxN是针对GAAAU这一序列的特异性核酸酶。

  最终作者进一步验证，得出了III型TA系统的噬菌体防御机理图：当不含有防御系统时，噬菌体DNA注入宿主体内，开始进行噬菌体的转录、翻译，并对宿主的转录进行抑制，最终使宿主裂解并产生新的噬菌体颗粒;当含有防御系统时，噬菌体DNA注入宿主体内，抑制宿主的转录，同时抑制了toxI的转录，并导致ToxN核酸酶的释放，以讲解噬菌体的转录物，阻止成熟的噬菌体颗粒产生。

  参考文献

  [1] Guegler C K , Laub M T . Shutoff of host transcription triggers a toxin-antitoxin system to cleave phage RNA and abort infection[J]. Molecular Cell, 2021, 81(11).