噬菌体 Eryne 的基因组解析：新型大肠杆菌噬菌体的探索之旅

《Microbiology Resource Announcements 0.7》：Complete genome sequence of Escherichia coli phage Eryne

来自瑞士的研究人员对噬菌体 Eryne 开展研究，确定其基因组及所属类别，或具生物技术潜力。

　　噬菌体 Eryne 是一种新型病毒，能够感染临床和实验室的大肠杆菌（Escherichia coli）菌株，其靶向目标为表面聚糖。研究人员报告了噬菌体 Eryne 长度为 145,026 bp 的基因组，并证实它属于 Stephanstirmvirinae 亚科的 Justusliebigvirus 属，该属以多价宿主识别能力而闻名。

Justusliebigvirus 属（phi92 样噬菌体）的噬菌体及其相关噬菌体，编码多种共表达的尾刺和尾丝，这些尾刺和尾丝能够靶向多种宿主受体，使噬菌体拥有类似 “瑞士军刀” 般强大的宿主识别能力，在生物技术领域具有巨大的应用潜力。噬菌体 Eryne 于 2020 年从巴塞尔市当地污水处理厂的废水中分离获得。研究人员将其接种在 LB 软琼脂上培养的大肠杆菌菌株 UTI89 菌苔上，37°C 培养。随后，研究人员用获得的噬菌斑在大肠杆菌 K-12 MG1655 ΔRM（分别具有恢复和未恢复 O 抗原聚糖表达，即 wbbL⁽⁺⁾基因型）上进行生长测试。结果显示，噬菌体 Eryne 在这两种菌株上均能生长，在具有 O 抗原的大肠杆菌 K-12 上形成直径 1 - 2 毫米的清晰噬菌斑，而在无 O 抗原表达的菌株上形成非常小的浑浊噬菌斑。这表明 Eryne 编码一种能够识别大肠杆菌 K-12 的 O16 型 O 抗原的尾刺，但在缺乏 O 抗原时，它对似乎是 Justusliebigvirus 属噬菌体在 K-12 菌株上靶向的 NGR 聚糖的识别能力较差。

为获取纯净的噬菌体克隆，研究人员将该噬菌体传代三次，之后通过双层琼脂覆盖法制备高滴度裂解液。具体操作是，用噬菌体 Eryne 感染含有大肠杆菌 K-12 MG1655 ΔRM wbbL⁽⁺⁾宿主的 LB 软琼脂，使其发生融合裂解，37°C 培养约 16 小时，然后将菌苔从平板上刮下，放入约 15 mL 的 SM 缓冲液中。剧烈涡旋该悬浮液，再以 8,000 g 离心 5 分钟去除碎片，从而获得噬菌体原液。接着，研究人员使用 Norgen Biotek 噬菌体 DNA 分离试剂盒，从 1 mL 高滴度原液中提取噬菌体 Eryne 的基因组 DNA。在美国匹兹堡的 SeqCenter 进行测序时，样本文库按照 Baym 等人的方案制备，带有双 8 bp 索引，并在 Illumina NextSeq 550 平台上进行测序，产生 2 × 151 bp 的读长。数据通过 bcl2fastq（版本 2.20.0.422）进行解复用并去除接头，此阶段未进行额外的修剪或质量控制（91% 的碱基对质量分数达到 Q30）。随后，研究人员使用 Unicycler 0.5.0 版本的 Illumina - only 模式，从经过 FastQC 自动质量控制后的 2,386,786 条读长中，随机抽取 100,000 条读长（由 Seqtk - 1.3 进行抽样）进行组装，最终获得了长度为 145,026 bp 的环形组装序列，其 GC 含量为 37.4%，平均覆盖度为 165×。研究人员利用 Pharokka 1.7.3 版本和 Phold 0.2.0 版本，采用标准设置对噬菌体 Eryne 的基因组进行注释，之后将其线性化，5′端位于大终止酶基因的起始密码子处。通过将噬菌体 Eryne 的全基因组与 NCBI GenBank（版本 262）的非冗余核苷酸数据库进行 BLAST（版本 2.16.0）比对，研究人员发现该噬菌体与已知的代表噬菌体（如 PaulScherrer）相比，在超过 98% 的查询序列上具有超过 98% 的一致性（基因组长度一致性阈值为 70%），由此确定它属于 Stephanstirmvirinae 亚科的 Justusliebigvirus 属。系统发育分析也进一步证实了噬菌体 Eryne 属于 Justusliebigvirus 属。

V.D. 在 A.H. 的建议和监督下分离出噬菌体 Eryne，并进行了确定其宿主范围的实验。A.H. 安排了全基因组测序并进行了系统发育分析，而 V.D. 则负责基因组的组装和注释工作。两位作者共同撰写了这篇论文。Marco Burkolter 在其噬菌体进化实验中多次意外培养出该噬菌体作为污染物后，发现了其广泛的宿主范围，在此表示感谢。研究人员还感谢 ARA Basel 提供污水处理厂进水样本。研究人员声明不存在利益冲突。该研究得到了瑞士国家科学基金会（SNSF）Ambizione 奖学金 PZ00P3_180085 和 SNSF 启动基金 TMSGI3_211369（授予 A.H.），以及 Biozentrum 博士奖学金（授予 V.D.）的支持。