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近日，国际著名评论杂志Nature Reviews Microbiology在线刊登了一篇评论文章“Phage biology: T4 to TA, checkmate”，文章中，评论者针对近日的一项关于T4噬菌体的研究报告进行了相关精彩的评论。


噬菌体与其细菌猎物之间的进化相互作用可以被看做是一场“国际象棋比赛”，即每一方的进化都是为了抵消对手的最后一步。研究者Otsuka和Yonesaki近日揭示了噬菌体T4的一个新的分子机制，它编码了一种抗毒素，能够积极对抗多种大肠杆菌毒素。


除了大毒力质粒pO157，肠出血性大肠杆菌O157：H7包含有一个隐蔽性质粒pOSAK1，它仅携带了3个基因。一个基因mobA对于质粒转移而言是重要的，但是其他两种基因，lsoA和lsoB，编码了未知功能的产物。作者发现来自这两种基因的预测蛋白质表现出了类似于RNA连接酶1（RnlA）和RNA连接酶2（RnlB）的较弱但有效的序列，构成了一个以大肠杆菌毒素—抗毒素（TA）为特征的系统。TA系统由一个稳定的毒素以及一个不稳定的抗毒素——能够对抗其特殊毒素的作用——组成。在某些情况下，这样的细胞压力——抗毒素能够被迅速分解——释放出激活毒素，从而抑制一系列细胞功能中的一种。当作者在匮乏LsoB的细胞中表达LsoA时，他们在细胞mRNAs的稳态水平中观察到一种生长缺陷以及一种戏剧性地减少。LsoB的联合表达恢复了生长缺陷和正常的mRNA水平，意味着像RnlAB一样，LsoAB形成了一个TA对，在激活时会以细胞mRNAs为目标。


RnlAB已知在噬菌体防御中具有一种作用；RnlA在噬菌体T4感染后被激活，并导致一种直接的宿主基因表达中断。有趣的是，尽管野生型噬菌体T4能够在这些情况下继续生长，但dmd-突变噬菌体却不能，表明涉及到mRNA稳定性的dmd在防止基因表达的停止中充当了RnlA的一个拮抗物。Otsuka和Yonesaki发现，LsoAB的存在足以限制dmd突变噬菌体T4的生长，而非野生型T4。重要的是，利用下拉实验和电泳移动分析加上质谱分析法，他们发现Dmd能够直接和LsoA与RnlA相互作用。


这些数据表明，Dmd是一种噬菌体编码抗毒素，能够捆绑并抵消在T4感染期间被激活的多重细菌毒素的活性。此外，如果抗毒素基因被证明广泛存在噬菌体中，由此产生的进化斗争或许有助于解释在某些细菌种群中发现的TA系统数量的扩增。