综述 | Nature Reviews Microbiology：微生物病毒生命规律的再认识( 三 )

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图3：温和噬菌体-细菌共生的例子Aa 一些噬菌体编码的毒力因子在诱导裂解循环时表达。 Ba 噬菌体可以通过活性溶酶原作为其微生物宿主调节机制的一部分发挥作用，其中可逆的噬菌体插入-切除事件影响宿主基因的表达。 Bb 与Aa组相反，其他噬菌体编码的毒力因子在噬菌体处于溶原状态时表达。首先，当一个宿主感染一种病毒时，就会产生重叠感染免疫，防止类似的病毒类型对该细胞的二次感染。在机制上，阻遏蛋白通常能够通过预防或干扰传入的病毒核酸（例如，结合和降解类似的核酸序列）来确保溶酶原的稳定建立并防御新的病毒感染。当噬菌体的建立导致病毒识别和/或附着所必需的宿主细胞受体成分发生变化时，可能产生额外的免疫和/或抵抗机制。尽管数十年来已经观察到了超级感染免疫力，但仅凭序列数据预测原噬菌体是否能对另一种病毒起到保护作用尚不可行。这是一个挑战，因为我们试图了解复杂群落或生态规模中的“谁感染谁”：在给定试验中未观察到感染特定宿主菌株的病毒可能无法做到这一点，或者如果宿主已经具有重叠感染免疫，则感染可能已经受到阻碍。最近一项对SUP05海洋细菌单细胞扩增基因组的分析表明，溶酶原对与其他原噬菌体和染色体外病毒的共同感染更具免疫力。附加模型系统和基因组序列空间的产生可能最终使免疫力的基因组鉴定变得易于处理。其次，温和型噬菌体可以帮助宿主谱系成为“赢家” ，如果这种温和型噬菌体的基因组整合到其宿主的基因组中，形成溶酶原，然后这些溶酶原超越其他细胞，导致宿主生态位的扩大。从机制上讲，宿主的已实现生态位或基本生态位的扩展可能通过重叠感染免疫或通过赋予新特性（例如，细胞调节或毒力因子）来提高竞争能力。使赢家与“赢家”的宿主形成对比，但它们并不相互排斥。可能有些病毒谱系对环境条件有反应，而另一些则通过感染改变宿主的轨迹。当病毒感染赋予新的细胞水平特征，使病毒和宿主微生物能够在其他环境中增殖（类似于基本生态位的扩展）时，病毒-微生物之间的联系可能会演变为共生关系。例如，病毒与微生物的相互作用可以促进微生物病原体在哺乳动物宿主内和宿主之间的入侵、建立和分布。最近发现，某些肠道细菌菌株将多种脊髓灰质炎病毒差异性地结合到其细胞表面，增加了病毒与人类宿主细胞的接触率，即使在感染复数较低的情况下，也会导致更高的共感染和重组率。再者，溶酶原可以通过获得新的病毒编码特性，包括毒力、毒素和/或抗生素抗性基因以及调节机制来增强竞争力。增强竞争力也可以通过偶尔释放噬菌体作为选择性的对抗性武器来实现。这些性状可以通过多种途径获得，包括转基因40100和病毒编码基因的表达。毒力因子可在溶原过程中由噬菌体表达（例如，霍乱弧菌的霍乱毒素或白喉棒杆菌的白喉毒素，图3Bb），或在噬菌体切换到裂解途径时与病毒裂解基因共表达。实际上，大多数“细菌”毒素是由细菌的有毒原噬菌体编码的。这些不同的策略与特定定位中给定的病毒-微生物对的适合性有关，并涉及溶酶原转换，主要通过一个全局宿主应激调节子（即SOS反应）。最近，已经发现一些温和噬菌体可以编码有助于其微生物宿主直接破坏真核免疫系统的因子。这已被证明可增强微生物的致病性，并促进微生物与其真核生物宿主之间的相互作用（例如，海绵微生物共生体；图3Bd）。有趣的是， SOS介导的噬菌体编码基因的表达也可能与具有共生微生物的后生动物有关。例如，计算机数据分析表明，当噬菌体寄生到珊瑚群落上时，噬菌体可能类似地将溶珊瑚弧菌移向与其宿主的致病性或拮抗性相互作用。噬菌体还可以通过调节宿主的调节机制帮助宿主成为“赢家” 。这种合作的病毒-微生物行为被称为“活性溶酶原” ，当病毒插入-切除事件控制细胞基因组或通过中断宿主基因或调控区域控制宿主基因表达时产生。在少数特征性实例中，这些噬菌体调控开关介导微生物病原体中毒力因子的条件表达，这些相互作用对受感染的宿主是有益的，基于“我敌人的敌人是我的朋友”的逻辑：病毒介导的毒素或宿主毒力因子的表达协助宿主细胞与其他微生物进行竞争性相互作用。这些病毒介导的反应可能导致环境微生物群落或后生动物（即病毒-微生物-后生动物“俄罗斯套娃”共生体）中微生物群落水平的变化。最后，病毒还可以通过与一个宿主共存，但通过影响一小部分第一宿主群体的偶发裂解事件杀死不同的宿主而发挥选择性拮抗武器的作用。在这些情况下，裂解途径以营养依赖的方式在溶菌细胞的亚群中被激活，导致攻击非免疫竞争者的病毒子代的释放（图3Ab）。尽管宿主微生物的适应优势可能有限，如果主要结果是以前无噬菌体群体的溶酶原化，这种竞争机制使新的定位的入侵和建立成为可能。这一策略最近被证实在一个双噬菌体-单细菌系统中，该系统证明了基因相似但异源免疫的噬菌体在其共同宿主中共享整合位点的相互攻击的可能性。这种类型的生物战也被提议用来调节淡水蛇形水螅（