【中國科學報】中科院南海海洋研究所沉默還是激活？溫和噬菌體受控機制獲解
本報訊（記者朱漢斌 通訊員諸晗寧）中國科學院南海海洋研究所研究員王曉雪團隊發現細菌宿主H-NS蛋白調控原噬菌體的“沉默—激活”過程新機制。相關研究近日在線發表于《核酸研究》。
噬菌體是海洋中最豐富、最多樣化的一類病毒，它依靠宿主進行生存繁殖，細菌和古菌是噬菌體的天然宿主。其中，烈性噬菌體與宿主之間的關系可以稱為“捕食者與獵物”的關系，一旦侵染宿主將直接導致宿主細胞裂解并釋放大量的噬菌體。
而溫和噬菌體則可選擇整合到宿主基因組中，以原噬菌體的形式與宿主保持共存的狀態，宏基因組的調查發現海洋中半數以上的細菌都感染了溫和噬菌體，所形成的原噬菌體可通過提供新的功能而使細菌宿主受益，它們之間的密切關系顯著地塑造了二者的生物共進化。
希瓦氏屬細菌廣泛分布于海洋，包括表層海水、深海、極地、熱液口等多樣的海洋環境。比較基因組學分析發現，原噬菌體、質粒和基因島等水平基因轉移元件是不同環境中希瓦氏屬菌基因組的主要差別，是研究環境細菌和原噬菌體共進化的理想模型。
王曉雪團隊前期研究發現，分離于淺層沉積物和深海沉積物的希瓦氏菌中的原噬菌體，通過與細菌宿主建立“共生關系”，幫助細菌宿主適應極端環境。分離于具有溫度交替環境中的希瓦氏菌，其中的原噬菌體在低溫條件下會從宿主基因組中發生切離，提高細菌在低溫下的存活率，說明在特定環境條件下對原噬菌體進行“沉默—激活”決定細菌宿主的命運。
H-NS是細菌宿主編碼的一個全局轉錄抑制因子，其對整合進細菌基因組的原噬菌體進行沉默，并在合適的條件下將原噬菌體激活發揮重要作用。
該團隊研究發現希瓦氏菌中的H-NS通過識別噬菌體的切離酶對原噬菌體進行“沉默”，H-NS蛋白的磷酸化是“沉默”原噬菌體的關鍵。常溫下，細胞內大部分H-NS蛋白為磷酸化狀態，磷酸化H-NS可沉默原噬菌體上具細胞毒性基因的表達；低溫促進H-NS去磷酸化，從而解除H-NS對特定原噬菌體的沉默，這樣可以幫助希瓦氏菌適應低溫環境。這是首次發現，細菌將外界溫度變化轉化為細胞內H-NS蛋白磷酸化水平的變化，說明H-NS蛋白的“翻譯后修飾”可作為“分子開關”，實現對特定原噬菌體“沉默—激活”的精準調控。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkab137
