噬菌体在牙周微生物生态系统中的调控作用：从基因组视角揭示关键病原体的生存策略与治疗新靶点

这篇综述系统阐述了牙周炎关键病原体中前噬菌体（prophage）的生态学意义，通过基因组分析揭示其编码的抗生素耐药基因（ARGs）、毒力因子（VFs）和辅助代谢基因（AMGs）如何塑造微生物群落。研究发现52.5%的病原体携带前噬菌体，其介导的水平基因转移（HGT）网络涉及碳水化合物活性酶（CAZymes）和抗宿主防御系统（如CRISPR-Cas、RM系统），为理解牙周炎进展机制和开发靶向微生物组的基因疗法提供了新视角。

　　

噬菌体在牙周微生物生态系统中的调控机制

关键牙周炎相关物种中前噬菌体的特征
通过对364株牙周病原体（包括P. gingivalis、T. forsythia等6类）的基因组筛查，发现52.5%菌株携带前噬菌体。系统发育分析显示，不同细菌物种的前噬菌体存在跨种传播现象。VIRIDIC工具分析揭示其基因组相似性普遍低于30%，GC含量（24%-55%）与宿主显著正相关，而平均基因组大小25.93 kb与宿主基因组规模弱相关。值得注意的是，P. intermedia某菌株的前噬菌体密度高达8.78%，暗示其在基因水平转移中的活跃性。

前噬菌体的基因组特征与功能注释
分类学注释显示，除1株Microviridae外，其余均为具有广宿主特性的Caudoviricetes。与IMG/VR数据库比对发现，仅1株A. actinomycetemcomitans前噬菌体相似性达73.08%，其余均为未表征的新群体。功能注释显示60.55%的开放阅读框（ORFs）功能未知，已知基因主要参与噬菌体结构组装（如Z/M类）和裂解（N类）。特别的是，部分ORFs编码与细菌代谢和毒力相关的非典型蛋白。

前噬菌体编码的水平基因转移相关辅助基因
通过CARD数据库鉴定出287个前噬菌体携带ARGs，涉及牙周治疗常用抗生素（四环素、甲硝唑等）。VFDB分析发现238个毒力因子，包括黏附相关EF-Tu基因和分泌系统关键元件exeA。mobileOG-db揭示这些基因与移动遗传元件（MGEs）共定位，形成基因转移热点。CAZymes注释发现93个糖苷水解酶（GHs），可能增强宿主碳源利用能力。

前噬菌体调控宿主代谢的分子机制
DRAM-v预测到多种辅助代谢基因（AMGs），包括DNA甲基转移酶（MTases）、核糖核苷酸还原酶（nrdD）等。系统发育分析表明MTases可能通过细菌-噬菌体基因交换获得，其蛋白结构呈现功能分化。鞭毛组装蛋白FlgJ的存在提示噬菌体可能调控宿主运动性。这些AMGs通过表观遗传修饰（如DNA甲基化）和代谢通路劫持重塑微生物生态。

噬菌体-细菌军备竞赛的分子武器库
dbAPIS等工具鉴定出针对Gabija、Pycsar等新型防御系统的抗性基因。发现166个抗CRISPR（acr）候选基因，其中噬菌体LR698955.1-2携带5种acr，反映宿主多层级防御策略。结构预测显示acr蛋白具有显著构象多样性，为理解口腔微生物"免疫战"提供分子基础。

噬菌体-细菌互作网络的生态学意义
宿主预测构建的互作网络包含133个细菌节点，中心枢纽为A. actinomycetemcomitans。值得注意的是，噬菌体VSDT01000005.1可同时感染致病菌和共生菌（如S. oralis），表明其在群落平衡中的双重调控作用。这种交叉感染模式可能促进口腔微生物组的基因流动和功能可塑性。

讨论与展望
该研究揭示前噬菌体通过三重机制影响牙周生态：①作为ARGs和VFs的传播载体；②通过AMGs重编程宿主代谢；③参与微生物免疫互作网络。10¹⁰噬菌体/mg牙菌斑的生物量提示其在生态调控中的核心地位。未来研究需聚焦噬菌体介导的基因转移动力学及其在精准菌群调控中的应用潜力。