细菌劫持竞争者的潜伏噬菌体

作为病毒颗粒,噬菌体感染细菌以确保自己的进展。(©ThomasBöttcher)

生物化学家基于信号分子发现高度选择性的噬菌体激活。

噬菌体仍然是人微生物组的相对未知的组分。然而,它们可以在细菌的生命周期中发挥强大作用。来自维也纳大学的生物化学博士托马斯·博茨瓦尔·汉德拉·詹·詹···詹·朱瓦斯(Jancheva)首次出现Pseudomonas细菌如何利用自我产生的信号分子在竞争的细菌菌株中选择性地操纵耳机以击败他们的敌人。该针对性控制的噬菌体控制提供了全新的生物技术和治疗方法,例如,噬菌体疗法。在ERC补助金的背景下产生的结果已在“美国化学学会杂志”中发表。

人体及其微生物群涉及大量噬菌体。这些感染细菌作为病毒颗粒,以确保自己的存活。其中一种策略是将其整合到细菌基因组并通过细菌细胞分裂繁殖。然而,外部信号分子可以触发噬菌体突然从他们的休眠阶段突然觉醒。一旦被激活,它们会破坏其宿主,细菌,从而释放它们的新产生的病毒颗粒。凭借欧洲研究委员会的着名ERC Consolidator授予,ThomasBöttcher将从睡眠(溶酶)的切换调查到激活的(Lytic)的噬菌体生活方式。

微生物之间的战争

“我们已经知道噬菌体果断地影响了细菌的人口动态,并且使用化学武器竞争的微生物竞争,”化学学院微生物生物化学教授和微生物学和环境系统科学教授。“我们现在想调查是否在复杂的微生物生态系统中,还有微生物,专门激活噬菌体,以便将它们用于竞争对手。”

实际上,研究人员可以表明,Pseudomonas铜绿假单胞菌产生大量的信号分子,触发噬菌体的噬菌体的转化率,从一个致命的寄生虫到致命的寄生虫中留在物种葡萄球菌的菌株中。

高度选择性的噬菌体激活

“我们完全惊讶地发现,我们能够分离和合成的化合物pyocyanin,只特别激活了金黄色葡萄球菌的几种噬菌体中的一种。因此,Pyocyanin是一种高度选择性的试剂。

药物丝裂霉素C诱导细菌细胞中的DNA损伤,并导致噬菌体离开它们死亡的宿主,但是根据Thomas Böttcher,“它以非选择性的方式激活细菌中的所有噬菌体”。研究人员还观察到,与丝裂霉素C相比,pyocyanin在金黄色葡萄球菌中释放更多的噬菌体,因此pyocyanin具有“非常强的作用”。

发现提供了新的视角

细菌种类假单胞菌铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌在人体中占据了同样的生态学利基。作为病原体,它们经常发生在患有囊性纤维化患者的肺部,先天性代谢疾病。葡萄球菌细菌在年轻时占主导地位,而假单胞菌的细菌随着年龄的增加而变得更加普遍。

目前的研究表明,化学信号剂激活潜伏噬菌体的效率,在争夺空间和资源菌株之间。它提供了第一个证据,化学信号制剂可以表现出选择性的特定噬菌体在多溶细菌菌株。在这里,被激活的噬菌体(phiMBL3)揭示了一个先前未知的分子开关,通过它信号传导剂发挥作用。

Thomas Böttcher说:“某些信号分子可以通过噬菌体激活来对抗病原体,因此它们可以用来启动内部噬菌体治疗。”与此同时,噬菌体的分子开关也可以作为生物技术或合成生物学的新工具,它可以通过一个信号分子(如pyocyanin)选择性地触发病毒粒子的产生。研究人员总结道:“我们的发现开辟了一个广阔的领域,我们希望在这个领域继续前进。”

“JACS - ”美国化学学会杂志“的出版物:
假单胞菌的一个代谢物触发噬菌体选择性溶原性金黄色葡萄球菌的溶菌转化。Magdalena Jancheva & Thomas Böttcher,发表于:《美国化学学会杂志2021年》,DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.1c01275

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