副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）CIBGEN003菌株的基因组特征分析以及噬菌体vB_Vp_PvVp04_M感染过程中的中期RNA-Seq分析

《Virology》：Genomic characterization of the Vibrio parahaemolyticus strain CIBGEN003 and mid-stage RNA-Seq analysis during phage vB_Vp_PvVp04_M infection

噬菌体vB_PvVP04_M感染副溶血性弧菌CIBGEN003的转录组动态及基因组特征分析。通过RNA测序和基因组学方法，发现10分钟感染时噬菌体调控宿主基因表达，涉及能量代谢、氧化应激响应及毒力因子调控，同时鉴定出抗生素耐药基因和噬菌体裂解相关基因。研究揭示了宿主转录组对噬菌体感染的即时响应机制及噬菌体基因表达调控特点。

　　
水产行业面临的重要挑战是细菌感染导致的病害和经济损失，其中副溶血性弧菌（*Vibrio parahaemolyticus*）引发的急性肝胰坏死病（AHPND）对虾类养殖影响尤为显著。该病原菌具有多重耐药性特征，且传统抗生素的使用加剧了耐药性问题。近年来，噬菌体疗法因其靶向性强、环境适应性好等优势，逐渐成为替代抗生素的重要手段。然而，噬菌体感染不同阶段的分子机制尚未完全阐明，特别是感染初期（如潜伏期）的基因互作网络尚不明确。

本研究以墨西哥西北部虾场分离的*V. parahaemolyticus* CIBGEN003菌株为对象，通过基因组测序和转录组分析，首次系统解析了噬菌体vB_PvVP04_M感染该菌株10分钟时的双向调控机制。实验发现，该噬菌体在30-40℃范围内具有最佳稳定性，盐浓度波动对其影响较小，这为后续在真实养殖环境中的应用提供了关键参数。感染动力学研究显示，潜伏期30分钟、爆发量130 PFU/cell，暗示其裂解周期可能分为三个阶段：潜伏期（0-30分钟）、组装期（30-50分钟）和裂解期（50-120分钟）。值得注意的是，当MOI=10时，细菌灭活效率最高（98.7%），而低MOI（0.01-1）虽能显著降低菌载量（达90%以上），但后期存在菌体复活现象。这种剂量依赖性效应提示需优化噬菌体制剂的浓度梯度。

在基因组层面，CIBGEN003呈现典型的近海环境细菌特征。其基因组包含两个环状染色体（总长5,218,688 bp），含有10个抗生素耐药基因（包括四环素类耐药基因tet35和txr），以及145个毒力相关基因（如血凝素基因tlh、多糖 capsule合成基因簇）。特别值得关注的是，菌株基因组中存在两个完整的噬菌体整合区域（分别24.2 kb和22.3 kb），其中一个整合区包含CRISPR-Cas系统组件（如cas3a型内切酶），这可能是宿主抵御其他噬菌体入侵的重要机制。此外，基因组中发现的碳固定相关基因（如nirB、ahpF）与虾类肠道硝酸盐代谢密切相关，这为解析噬菌体感染诱发的细菌代谢重构提供了理论依据。

转录组分析揭示，感染后10分钟是噬菌体与宿主双向调控的关键窗口期。噬菌体基因表达呈现明显的时空特异性：早期基因（如核酸代谢相关基因）在10分钟时达到表达峰值，而结构蛋白基因（如头壳蛋白CDS0043）此时尚未启动。值得注意的是，噬菌体基因组的r1和r2非编码区具有特殊的调控结构：r1区包含 rho-独立终止子，r2区则存在高度保守的顺式作用元件（通过MEME Suite分析鉴定），这可能是噬菌体调控基因表达的分子开关。

在宿主层面，14个基因（FC≥1.5）显著上调，包括电子传递链相关基因（c-type cytochrome）、氨基酸转运蛋白（CadA）、铁硫簇结合蛋白（4Fe-4S蛋白）等，提示细菌通过增强能量代谢和应激蛋白表达来应对噬菌体入侵。相反，8个基因（FC≤-1.5）如硝酸盐还原酶（nirB）、超氧化物歧化酶（ahpF/ahpC）等显著下调，暗示噬菌体通过干扰宿主氮代谢和氧化应激通路来削弱细菌防御能力。RT-qPCR验证显示，pnuC（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸转运蛋白）基因上调2.8倍，punC（嘌呤转运蛋白）基因下调1.85倍，与转录组分析高度一致。

环境适应性测试表明，该噬菌体在盐浓度波动（5-40 ppm）下保持稳定，热耐受窗口为30-40℃，这与墨西哥西北部虾池的典型环境参数（盐度28-32‰，水温28-32℃）高度契合。在宿主互作机制方面，研究首次揭示噬菌体通过调控宿主氮代谢（nirB基因下调）、电子传递（c-type cytochrome基因上调）等关键代谢节点来瓦解细菌防御体系。特别值得注意的是，噬菌体基因组末端的两个HTH结构域蛋白（CDS008和CDS009）可能形成协同调控网络，通过结合特定DNA序列调控晚期裂解基因的表达。

该研究为噬菌体疗法提供了重要理论支撑：1）明确感染初期（10分钟）的调控节点，有助于开发针对该阶段的靶向疗法；2）发现噬菌体通过干扰宿主氮代谢（nirB基因）来削弱细菌能量供应；3）基因组中整合的CRISPR-Cas系统可能构成天然的抗噬菌体屏障。这些发现不仅完善了噬菌体-宿主互作机制的理论框架，更为设计广谱噬菌体疗法（如联合使用两种不同裂解机制的噬菌体）提供了分子层面的指导。

未来研究可聚焦以下方向：1）解析噬菌体在感染后30分钟（裂解期启动阶段）的基因表达谱；2）评估CIBGEN003中两个整合噬菌体的潜在免疫逃逸机制；3）开发基于噬菌体调控宿主代谢通路的联合治疗方案。此外，对 prophage区域的动态表达研究（如是否参与噬菌体组装或宿主应激响应）将深化对噬菌体-宿主共生关系的理解。

该成果已通过NCBI数据库（GenBank: JBPBVX000000000.1）和SRA平台（PRJNA1273638）公开，为后续噬菌体筛选和耐药性监测提供了标准化数据源。其揭示的"代谢干扰-结构蛋白抑制"协同作用机制，可能成为新型噬菌体疗法的研发靶点，特别是在应对多重耐药性*V. parahaemolyticus*菌株方面具有显著应用价值。