NAR丨細(xì)菌鞭毛的“雙重身份”與噬菌體攻防新機(jī)制

全球耐藥菌感染的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，噬菌體作為一種能夠特異性 靶向并殺滅 細(xì)菌的病毒，在替代抗生素治療方面展現(xiàn)出巨大潛力。然而，噬菌體如何高效識(shí)別并侵入宿主，以及細(xì)菌如何應(yīng)對(duì)這類攻擊，其中許多關(guān)鍵機(jī)制尚不明確，制約了相關(guān)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。

近日 ， 吉林大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院、西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院和武漢病毒所三家團(tuán)隊(duì) ， 在 Nucleic Acids Research 以突破性論文（ Breakthrough Article ）形式發(fā)表 題為

Battle beyond membrane: flagella as a conduit for phage DNA entry and a trigger for bacterial defense in

Yersinia enterocolitica

研究團(tuán)隊(duì)以食源性致病菌 —— 腸炎耶爾森菌（ Yersinia enterocolitica ）及其噬菌體 X1 為模型，展開系統(tǒng)研究。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，噬菌體 X1 采用了一種前所未有的 “ 收縮驅(qū)動(dòng) ” 機(jī)制進(jìn)行入侵：其可收縮尾部能像 “ 分子注射器 ” 一樣，將基因組 DNA 直接注入鞭毛的內(nèi)部通道。這一機(jī)制完全不同于以往已知的鞭毛依賴型噬 菌體，代表了一種全新的病毒入侵策略，體現(xiàn)了噬菌體對(duì)宿主結(jié)構(gòu)的極致利用與 進(jìn)化適應(yīng)。

更為巧妙的是，噬菌體 X1 進(jìn)化出了高度靈活的 “ 多入口 ” 感染策略。研究表明， X1 不僅能利用鞭毛，還能高效利用細(xì)菌表面的脂多糖（ LPS ）作為受體進(jìn)行感染，且后者的感染效率更高。這種雙受體利用模式，使其突破了傳統(tǒng) “ 鞭毛依賴型噬菌體 ” 的范疇，展現(xiàn)出強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)與進(jìn)化潛力。

面對(duì)噬菌體的猛烈攻擊，細(xì)菌也并非被動(dòng)受害。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，部分耶爾森菌株進(jìn)化出了一套精妙的 “ 自殺式 ” 防御系統(tǒng) —— 依賴鞭毛的毒素 - 抗毒素系統(tǒng)。當(dāng)細(xì)菌通過鞭毛感知到噬菌體 X1 的入侵后，信號(hào)通過鞭毛馬達(dá)關(guān)鍵蛋白 MotAB 傳導(dǎo)，進(jìn)而激活該防御系統(tǒng)。被感染的細(xì)胞將啟動(dòng) “ 流產(chǎn)感染 ” 機(jī)制，通過自我犧牲來阻斷噬菌體的復(fù)制與擴(kuò)散，從而保護(hù)整個(gè)細(xì)菌群體，這是一種典型的利他性群 體生存策略。

該研究首次明確闡釋了鞭毛在微生物攻防戰(zhàn)中的三重功能：運(yùn)動(dòng)器官、病毒入口與免疫警報(bào)器。噬菌體與細(xì)菌圍繞鞭毛系統(tǒng)展開的這場(chǎng)精密進(jìn)化博弈，揭示了微生物相互作用的高度動(dòng)態(tài)與復(fù)雜性。

此項(xiàng)成果具有重要的應(yīng)用前景 ，不但 明確了鞭毛和 LPS 作為關(guān)鍵入侵受體，為人工設(shè)計(jì)高效、廣譜的工程化噬菌體提供了精準(zhǔn)的分子靶點(diǎn)。 對(duì)于噬菌體療法 臨床應(yīng)用提供了重要的科學(xué)依據(jù)。同時(shí) 揭示了細(xì)菌通過鞭毛感知病毒的防御通路，為開發(fā)干擾細(xì)菌群體免疫、增強(qiáng)噬菌體殺菌效果的新型聯(lián)合療法開辟了新思路 ， 對(duì)于抗感染策略 提供重要的理論支持。

該論文第一作者為吉林大學(xué)在讀博士研究生王子晶（導(dǎo)師韓文瑜教授），西安交通大學(xué)在讀博士研究生陳巍為并列 一 作，劉冰、顧敬敏、袁帥為論文通訊作者。

原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/53/21/gkaf1203/8329110?searchresult=1

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