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近日，華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院、生物反應(yīng)器工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉琴課題組在細(xì)菌與噬菌體共進(jìn)化方面取得新進(jìn)展。課題組以海洋病原菌殺鮭氣單胞菌為研究對(duì)象，解析了細(xì)菌抵抗噬菌體的遺傳多樣性與時(shí)序性變化規(guī)律，相關(guān)研究發(fā)表于《國際微生物生態(tài)學(xué)會(huì)雜志》。
在海洋生態(tài)環(huán)境中，細(xì)菌群落的多樣性受到病毒群落影響，是海洋生態(tài)系統(tǒng)演化的關(guān)鍵因素。細(xì)菌與噬菌體的實(shí)驗(yàn)性進(jìn)化是研究微生物群落變化的簡(jiǎn)易模型，其中感染和抵抗動(dòng)態(tài)過程同群落的遺傳分化和生物多樣性維持息息相關(guān)。細(xì)菌與噬菌體共進(jìn)化的過程通常被描述為軍備競(jìng)賽動(dòng)態(tài)或波動(dòng)選擇動(dòng)態(tài)。細(xì)菌可以通過多種方式抵抗噬菌體的感染，同時(shí)也可能出現(xiàn)不同程度的抗性代價(jià)。而在抵抗噬菌體的過程中，細(xì)菌如何權(quán)衡自身的抗性成本并維持群落動(dòng)態(tài)尚未被解析。
海洋氣單胞菌三種噬菌體抗性模式及其代償性損失的示意圖 課題組供圖
劉琴團(tuán)隊(duì)鑒定了11個(gè)噬菌體抗性基因并將其按功能分為脂多糖（LPS）、外膜蛋白（OMP）和雙組分系統(tǒng)（TCS）這3種類型。在細(xì)菌與噬菌體的長(zhǎng)期共進(jìn)化實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，LPS和OMP的共突變是細(xì)菌抵抗噬菌體的主要方式，并由于抗性代價(jià)較低而在共進(jìn)化中被保留。同時(shí)，研究中首次發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌通過TCS抑制噬菌體轉(zhuǎn)錄而導(dǎo)致了不完全的噬菌體抗性，但難以在共進(jìn)化中富集。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)細(xì)菌群落表征發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在抵抗噬菌體初期的生長(zhǎng)和毒力快速下降，表現(xiàn)為軍備競(jìng)賽動(dòng)態(tài)；隨后趨于穩(wěn)定，表現(xiàn)為波動(dòng)選擇動(dòng)態(tài)。
該研究解析了共進(jìn)化中海洋細(xì)菌群落動(dòng)態(tài)變化過程和噬菌體抗性的進(jìn)化權(quán)衡問題，有助于進(jìn)一步在時(shí)間尺度上了解海洋微生物的相互作用，也為海洋病原菌的噬菌體治療提供了理論支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41396-023-01529-3
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-216-0.html海洋細(xì)菌與噬菌體共進(jìn)化獲新進(jìn)展
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