摘要
尽管对细菌病毒（噬菌体）的兴趣日益增长，但对噬菌体胞内发育及其对细菌生理学影响的深入了解仍然匮乏。本研究通过裂解性感染，研究了巨型噬菌体vB_YecM_φR1-37（φR1-37）及其宿主——引起肠胃炎的小肠结肠炎耶尔森菌（Yersinia enterocolitica）的全基因组转录。RNA测序揭示，φR1-37的基因表达并不遵循其他裂解性噬菌体中典型观察到的模式，因为只有部分基因可被归类为典型的早期、中期或晚期基因。大多数基因似乎在整个感染过程中持续表达。此外，我们的研究表明转录主要发生在正链上，而负链仅编码表达水平低至中等的基因。有趣的是，我们还检测到了反义RNA的存在，以及一种非编码的基因内RNA。噬菌体感染细胞中的基因表达特征在于宿主转录本被噬菌体转录本广泛替代。然而，在感染晚期，宿主反应也表现为几种已知参与应激反应和膜稳定性的特定细菌基因产物的上调，包括Cpx通路调节因子、ATP结合cassette（ABC）转运蛋白、噬菌体休克蛋白和冷休克蛋白。
1.引言
与所有病毒一样，噬菌体严重依赖宿主代谢，并必须利用宿主过程来完成生产性感染。因此，噬菌体感染过程是病毒与细菌宿主之间复杂的斗争[1]。裂解性感染过程涉及一系列程序化步骤：吸附到易感细菌细胞、注入病毒基因组、从宿主代谢转向噬菌体导向的代谢、病毒基因组的复制、形态发生、病毒颗粒的包装以及最终宿主细胞的裂解[2]。然而，目前对噬菌体-宿主相互作用的了解主要基于少数大肠杆菌噬菌体，而对不同宿主中噬菌体感染进程的认知仍然有限[3,4]。
虽然已经鉴定出许多感染耶尔森菌属成员的噬菌体[5-8]，但只有少数被详细表征。最近对噬菌体的兴趣激增，源于这样的前景：了解噬菌体-宿主相互作用，以及驱动这些相互作用的小型早期噬菌体蛋白，可以导致新型抗菌剂的开发。事实上，经过适当表征的活性噬菌体可以直接用于噬菌体治疗（综述见[9-11]）。此外，在噬菌体基因中，可以鉴定出新的潜在抗菌剂（综述见[12-14]）。
噬菌体φR1-37是从污水中分离出来的，因其能够感染YeO3-R1菌株（一种缺乏脂多糖（LPS）O抗原的小肠结肠炎耶尔森菌O:3血清型的自发突变体）而被选中[15]。φR1-37的宿主范围以及遗传和结构数据表明，LPS外核心（OC）六糖是该噬菌体的受体[15-18]。后来研究表明，φR1-37可以识别多种表面受体，这拓宽了其宿主范围，并使该噬菌体能够感染不同血清型的小肠结肠炎耶尔森菌，包括O:3、O:5,27、O:9和O:50，以及相似耶尔森菌（Y.similis）O:9[19,20]。φR1-37具有裂解生命周期，其潜伏期和裂解期分别为40分钟和50分钟。估计其裂解量约为每个感染细胞80个噬菌斑形成单位（PFU）[16]。对φR1-37的结构分析表明，它是一种属于肌尾病毒科（Myoviridae）的大型有尾病毒。噬菌体颗粒具有一个直径138纳米的二十面体头部、一个15纳米的短颈、一个383纳米长的可收缩尾部以及约75纳米的尾丝。其基因组大小为262,391 bp，包含367个蛋白质编码基因和5个tRNA编码基因。在编码的蛋白质中，只有140个蛋白质通过与已知蛋白质的相似性或作为结构病毒体蛋白被检测到而具有推定功能[21]。此外，φR1-37基因组由DNA组成，其中胸苷完全被脱氧尿苷取代。然而，少数噬菌体编码的与预测参与核苷酸代谢的蛋白质相似的基因产物，并未解释φR1-37用于将宿主核苷酸代谢从使用胸苷转向使用脱氧尿苷的策略[21]。φR1-37与铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）噬菌体φKZ有几个相似之处，如基因组大小、衣壳粒排列以及I型和II型表面突起[16,21,22]。对φKZ转录方案的研究揭示了早期、中期和晚期基因的存在，这些基因仅由噬菌体编码的RNA聚合酶（RNAP）转录。此外，转录组学研究表明φKZ转录本随时间积累，但值得注意的是，只有一个细菌操纵子在感染期间显著上调[3]。
在本研究中，我们使用RNA测序来阐明φR1-37的基因表达模式，并评估在单一感染事件中噬菌体对宿主转录的全局影响。在裂解感染周期不同时间点获得的噬菌体和宿主转录组，使我们能够深入了解感染过程中的基因表达模式、转录接管以及φR1-37噬菌体在其小肠结肠炎耶尔森菌宿主中引发的细菌反应。
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