《Science》“快、准、狠”靶向治疗沙门氏菌感染

　　

科罗拉多大学安舒茨医学院的研究人员发现了一种细菌病毒破坏沙门氏菌毒力的机制，使宿主有机会康复。

在4月4日发表在《Science》杂志上的一项研究中，研究人员发现了一种新的方法，通过这种方法，细菌病毒可以限制沙门氏菌引起感染的能力。细菌Gifsy-1噬菌体或病毒内的终止酶蛋白通常参与病毒DNA的基因组加工。然而，在氧化应激下，末端酶获得分解转移RNA (tRNA)的能力，最终损害沙门氏菌的蛋白质合成，沙门氏菌是人类腹泻的常见原因。

细菌病原体是多种病毒的宿主，这些病毒被称为噬菌体，它们经常赋予宿主毒力效应器。噬菌体病毒塑造了它们的细菌宿主的进化和毒力。沙门氏菌（Salmonella enterica）基因组编码了多种应激诱导的前噬菌体。沙门氏菌是一种常见的食源性病原体，能够引发严重的食物中毒。

Uppalapati等人发现了一种名为Gifsy-1的噬菌体，它存在于哺乳动物巨噬细胞寄生虫沙门氏菌（Salmonella enterica）中，Gifsy-1噬菌体在沙门氏菌中扮演着一种意想不到的角色——通过阻止其宿主细菌的翻译和生长，从而影响到细菌的生存和致病能力。

Gifsy-1噬菌体中的终止酶是一种能够降解DNA的酶，它的主要功能是将噬菌体的DNA切割成适合以便包装成病毒颗粒。然而，在这项研究中，科学家们发现，当沙门氏菌遭遇氧化应激时，这种终止酶的功能发生了变化。它不再仅仅作用于DNA，而是转而降解转运RNA（tRNA）。

tRNA是细胞内负责转运氨基酸到核糖体以合成蛋白质的重要分子。当Gifsy-1噬菌体的终止酶降解tRNA时，细菌的翻译过程受到了破坏，导致蛋白质合成受阻。这进一步导致了细菌的生长停止，甚至在宿主动物体内生存和恢复的能力也受到了影响。

然而，沙门氏菌并非束手无策。为了应对tRNA的片段化，它启动了一种RNA修复机制，即Rtc系统。这个系统通过转录新的RNA来替代被降解的tRNA，从而维持细菌的基本生命活动。

尽管细菌生长可能会停止，但tRNA的回收得到了促进。翻译的中断可能允许基因组在应激事件中修复和保持完整性，因此寄生虫最终促进了宿主的生存。

细菌与噬菌体之间的关系是一种微妙的共生关系，两者在漫长的进化过程中相互适应，相互影响。噬菌体，这些以细菌为宿主的病毒，在生物圈中扮演着重要的角色。它们通过感染并杀死细菌来维持生物圈的平衡，同时也通过赋予细菌新的特性来影响细菌的进化。

这项研究为我们揭示了噬菌体与细菌之间复杂而微妙的相互作用。Gifsy-1噬菌体通过降解tRNA来阻止细菌的生长和翻译，这可能有助于防止前噬菌体的过度动员，从而保持细菌基因组的完整性和稳定性。在应激事件中，这种翻译停滞可能为细菌提供了修复基因组的机会，进而增加了细菌在动物宿主中的生存机会。

这项研究不仅深化了我们对噬菌体与细菌之间相互作用的理解，也为我们提供了一种新的视角来看待细菌如何适应并应对环境中的应激条件。这些发现可能有助于我们开发出新的抗菌策略，通过干扰噬菌体与细菌之间的关系来抑制细菌的生长和致病能力。

科罗拉多大学医学院免疫学和微生物学教授Andres Vazquez-Torres博士说:“我们发现，沙门氏菌基因组中编码的一种病毒是这种常见人类病原体的致命弱点。这项基础研究可能为探索治疗人类沙门氏菌感染的方法提供基础。这种新的认识可以为我们的优势所利用——例如，我们可以从一种内源性病毒产生的毒素中受益，从而有可能治疗对抗生素有耐药性的沙门氏菌感染患者。”

Prophage terminase with tRNase activity sensitizes Salmonella enterica to oxidative stress