病毒需要宿主。无论是麻疹、流感还是冠状病毒，如果没有宿主细胞基础设施的帮助，病毒病原体就无法繁殖或感染其他生物体。然而，人类并不是唯一受到病毒影响的人：动物、植物甚至微生物都可以作为宿主。
使用细菌作为宿主细胞的病毒称为噬菌体(或简称为“噬菌体”)，被认为是最丰富的生物实体。正如人类免疫系统立即采取行动抵抗流感或冠状病毒感染一样，细菌也不会简单地让噬菌体不战而胜地渗透到它们的细胞机器中。
耶拿大学及其卓越集群“微宇宙平衡”的一个研究小组详细研究了当引起霍乱的细菌(霍乱弧菌)被称为VP882的噬菌体感染时，攻击和防御策略的复杂相互作用，并且发现微小的RNA分子起着决定性的作用。研究人员的研究结果发表在最新一期的《细胞宿主与微生物》杂志上。
从无害的室友到狡猾的绑匪
噬菌体在感染细菌后有两种繁殖方式：要么作为隐形乘客，隐藏在细菌的遗传物质中，要么作为狡猾的绑架者，在细菌细胞中大量繁殖，不考虑潜在的损失，并最终破坏细胞。噬菌体采用哪种方法取决于周围环境中是否有足够数量的其他宿主细胞来提供庇护。
但噬菌体如何确定这一点呢?“它们依靠细菌用来识别其物种其他成员的化学计数机制，”该项目负责人、耶拿大学教授KaiPapenfort博士解释道。
这种方法被称为“群体感应”，它使用细菌产生并释放到周围环境的信号分子。同时，细菌使用特定受体监测这些分子的浓度，从而获得有关其当前种群规模的信息。
“噬菌体的技巧本质上是‘监听’细菌之间的化学通讯，”帕彭福特说。
图形概要。图片来源：细胞宿主与微生物(2024)。DOI：10.1016/j.chom.2024.03.010
在他们的实验中，耶拿研究人员检查了细菌发出群体感应信号后噬菌体和细菌会发生什么。“我们观察到99%的细菌在60分钟内被消灭，在此期间噬菌体占据了控制权，”该文章的主要作者MarcelSprenger博士报告道。
研究小组发现，这种转换是由微小的RNA分子控制的，其中之一被称为“VpdS”(VP882噬菌体衍生的sRNA)。Sprenger说：“噬菌体一旦接收到来自细菌的化学信号，就会大量产生这种RNA。”
细菌如何抵抗病毒
为了准确找出哪些基因受VpdS调控，研究小组采用了综合技术方法，用VP882噬菌体和不能产生VpdS的转基因噬菌体进行感染细菌培养。
通过应用一种被称为“通过连接和测序进行RNA相互作用”的方法，研究人员能够识别不同时间细菌培养物中所有RNA分子之间的相互作用。“这不仅让我们深入了解哪些基因是活跃的，还显示了它们如何相互作用，”帕彭福特说。
这种方法使研究人员能够检查噬菌体以及宿主细菌的基因。结果，研究人员对群体感应期间和之后发生的变化有了广泛的了解。“我们能够证明VpdS调节噬菌体基因以及宿主基因，这有效地解释了细菌细胞的破坏，”Papenfort说。
然而，研究人员已经能够从他们收集的数据中推断出进一步的关系。例如，细菌也有一些基因，当被化学信号激活时，它们会反击噬菌体的繁殖，从而抵消它们自身的破坏。
Papenfort认为，这方面特别有趣。“我们可以将它们视为高等生物体中免疫系统的前体。细菌有许多基因可以保护它们免受病毒侵害。”鉴于这些基因也存在于高等生物中，研究人员推测RNA分子也可能在它们的调节中发挥重要作用。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！