这项研究刷新人们对噬菌体-细菌复杂性认知
近日，西安交通大学第一附属医院教授刘冰联合多个团队开展科技攻关，在《核酸研究》上发表研究成果。该成果首次系统揭示了细菌鞭毛在噬菌体感染过程中的“双重角色”：它不仅作为噬菌体入侵宿主细胞的“病毒入口”，还能充当细菌感知病毒攻击并启动免疫防御的“关键警报器”。这一发现刷新了人们对噬菌体-细菌相互作用复杂性的认知，为未来噬菌体疗法的优化设计与新型抗感染策略的开发提供了重要的理论依据。
全球耐药菌感染的形势日趋严峻，噬菌体作为一种能够特异性靶向并杀灭细菌的病毒，在替代抗生素治疗方面展现出巨大潜力。然而，噬菌体如何高效识别并侵入宿主，以及细菌如何应对这类攻击，其中许多关键机制尚不明确，制约了相关应用的进一步发展。
研究团队以食源性致病菌——肠炎耶尔森菌及其噬菌体X1为模型，展开系统研究。团队发现，噬菌体X1采用了一种前所未有的“收缩驱动”机制进行入侵：其可收缩尾部能像“分子注射器”一样，将基因组DNA直接注入鞭毛的内部通道。这一机制完全不同于以往已知的鞭毛依赖型噬菌体，代表了一种全新的病毒入侵策略，体现了噬菌体对宿主结构的极致利用与进化适应。
噬菌体-细胞相互作用示意图。西安交通大学供图更为巧妙的是，噬菌体X1进化出了高度灵活的 “ 多入口 ” 感染策略。研究表明，X1不仅能利用鞭毛，还能高效利用细菌表面的脂多糖作为受体进行感染，且后者的感染效率更高。这种双受体利用模式，使其突破了传统 “ 鞭毛依赖型噬菌体 ” 的范畴，展现出强大的环境适应与进化潜力。
面对噬菌体的猛烈攻击，细菌也并非被动受害。团队发现，部分耶尔森菌株进化出了一套精妙的“自杀式”防御系统——依赖鞭毛的毒素-抗毒素系统。当细菌通过鞭毛感知到噬菌体X1的入侵后，信号通过鞭毛马达关键蛋白MotAB传导，进而激活该防御系统。被感染的细胞将启动“流产感染”机制，通过自我牺牲来阻断噬菌体的复制与扩散，从而保护整个细菌群体，这是一种典型的利他性群体生存策略。
该研究首次明确阐释了鞭毛在微生物攻防战中的三重功能：运动器官、病毒入口与免疫警报器。噬菌体与细菌围绕鞭毛系统展开的这场精密进化博弈，揭示了微生物相互作用的高度动态与复杂性。
此项成果具有重要的应用前景，不但明确了鞭毛和脂多糖作为关键入侵受体，为人工设计高效、广谱的工程化噬菌体提供了精准的分子靶点。同时揭示了细菌通过鞭毛感知病毒的防御通路，为开发干扰细菌群体免疫、增强噬菌体杀菌效果的新型联合疗法开辟了新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf1203
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