将晚期时间点的细菌转录组与感染前模式进行比较，显示膜蛋白编码基因的表达变化更为显著（图4）。有趣的是，在晚期细菌反应期间，观察到过表达基因数量增加：238个差异表达基因（占小肠结肠炎耶尔森菌基因总数的5.47%）中有129个（54.2%）过表达。在最上调的基因中，可以鉴定出磷酸盐ABC转运蛋白PstS（Y11_29791；+5.35）和Cpx系统周质蛋白（Y11_28711；+5.26）。此外，细菌反应的特征是几种膜蛋白、转运蛋白和应激相关基因（包括噬菌体休克、冷休克和渗透压休克蛋白）的上调。这些变化的意义目前尚不清楚，但它可能是宿主或噬菌体对某些噬菌体感染中发现的快速变化的代谢环境所引起的渗透压应激的驱动反应。此外，五个转录调节因子的表达发生了变化，其中三个（NhaR、PhoB和Ars）上调，两个（YciT和GntR）下调（表2）。
表2. φR1-37感染阴性对照与晚期时间点之间差异表达的选定细菌基因。
| 基因 | 蛋白名称 | Log2FC |
|---|---|---|
| 膜蛋白 | ||
| Y11_28711 | P菌毛组装/Cpx信号通路，周质抑制剂 | 5.18 |
| Y11_27571 | 推定的内膜蛋白 | 3.71 |
| Y11_38011 | UPF0391膜蛋白Y11_38011 | 2.56 |
| Y11_12421 | 推定的内膜蛋白 | 2.34 |
| Y11_36571 | 膜蛋白 | 2.30 |
| Y11_25791 | 整合膜蛋白TerC | 2.07 |
| Y11_00031 | 推定的通透酶PerM(=YfgO) | 1.98 |
| Y11_17401 | 外膜蛋白X | 1.70 |
| Y11_23901 | 保守的推定膜蛋白 | -2.12 |
| Y11_12601 | 推定的膜蛋白YPO2012 | -2.27 |
| 转运蛋白 | ||
| Y11_29791 | 磷酸盐ABC转运蛋白，周质磷酸盐结合蛋白PstS | 5.33 |
| Y11_38431 | Na(+)/H(+)逆向转运蛋白NhaA（钠/质子逆向转运蛋白NhaA） | 4.72 |
| Y11_14731 | Mg(2+)转运ATP酶蛋白C | 3.63 |
| Y11_29801 | 磷酸盐转运系统通透酶蛋白PstC | 3.59 |
| Y11_07561 | 推定的ABC糖转运蛋白 | 2.70 |
| Y11_26421 | 未表征的ABC转运蛋白，通透酶组分YrbE | 1.99 |
| Y11_43381 | 磷酸盐转运系统通透酶蛋白PstC | 1.70 |
| Y11_29811 | 磷酸盐转运系统通透酶蛋白PstA | 1.68 |
| Y11_00591 | 唾液酸转运蛋白（通透酶）NanT | -2.18 |
| 应激反应蛋白 | ||
| Y11_08711 | 噬菌体休克蛋白A | 3.51 |
| Y11_08721 | 噬菌体休克蛋白B | 2.55 |
| Y11_08731 | 噬菌体休克蛋白C | 2.41 |
| Y11_08741 | 噬菌体休克蛋白D | 2.09 |
| Y11_04271 | 冷休克蛋白 | 3.10 |
| Y11_04291 | 冷休克蛋白CspB | 2.96 |
| Y11_27291 | 冷休克蛋白CspG | 1.97 |
| Y11_27301 | 冷休克蛋白CspG | 1.87 |
| Y11_10461 | 渗透压诱导脂蛋白B | 4.24 |
| Y11_38001 | 渗透压诱导蛋白OsmY | 3.06 |
| 转录调节因子 | ||
| Y11_38441 | 转录激活因子NhaR | 3.90 |
| Y11_21031 | 磷酸盐调节子转录调节蛋白PhoB(SphR) | 3.73 |
| Y11_22431 | 转录调节因子，ArsR家族 | 2.67 |
| Y11_10431 | 转录调节蛋白YciT | -2.44 |
| Y11_21251 | 转录调节因子，GntR家族 | -3.66 |
| 其他 | ||
| Y11_34281 | RNA聚合酶σ因子 | 2.30 |
| Y11_28241 | 核糖核酸酶活性调节因子A | 2.26 |
| Y11_21021 | 磷酸盐调节子传感器蛋白PhoR(SphS)(EC 2.7.13.3) | 1.69 |
（表格内容：列出了在感染晚期阶段显著上调或下调的细菌基因，分为膜蛋白、转运蛋白、应激反应蛋白、转录调节因子和其他几类。每个基因给出了蛋白名称和log2FC值。）
早期和晚期细菌反应的比较显示，包括Na+/H+逆向转运蛋白NhaA、甘油脱氢酶和许多低表达基因在内的几个基因，与噬菌体感染的最后时刻相比，要么从早期时间点开始上调，要么下调。然而，在噬菌体感染过程中，有相当数量（n=149）的基因改变了它们的表达模式（表S3）。有趣的是，绝大多数（149个中的145个）经历了（相对）上调。
这种在噬菌体感染时发生的细菌基因过表达模式，虽然在噬菌体-宿主系统中并不常见，但先前已被观察到。与先前的案例类似，我们观察到编码膜蛋白的基因以及参与小分子转运和不同类型应激反应的基因的过表达。先前假设噬菌体可能已经进化到可以利用某些过表达宿主基因的产物。例如，T4和T7噬菌体修饰宿主RNase E以执行宿主mRNA的降解。我们的结果表明核糖核酸酶活性A调节因子（Y11_28241）的上调，该因子在大肠杆菌中通过与RNase E结合并调节其活性来调节RNA丰度。噬菌体利用应激反应基因也已被暗示。虽然我们的结果本身不能表明这些基因的上调是细菌试图对感染作出反应，还是噬菌体试图利用这些反应，但它们可以被视为噬菌体与细菌之间“军备竞赛”的一部分。作为军备竞赛的武器，宿主细菌拥有成簇规律间隔短回文重复序列/Cas（CRISPR/Cas）系统和限制修饰（RM）系统。虽然小肠结肠炎耶尔森菌完全缺乏CRISPR/Cas系统，但理论上它可以使用限制性内切酶来对抗噬菌体。然而，限制性内切酶应该已经存在以等待噬菌体感染，如果这威胁到噬菌体，它应该产生针对限制性内切酶的抑制剂。或者，噬菌体可以关闭RM基因。不幸的是，小肠结肠炎耶尔森菌O:3的RM系统几乎完全未知，研究也非常少。在基因组注释中，存在两个推定的限制性内切酶编码基因，Y11_23931和Y11_37531，然而，噬菌体感染对这两个基因的表达均无显著影响。
在差异表达的蛋白质中，我们仅鉴定出两种参与核苷酸代谢的蛋白质。第一种，dGTP酶（Y11_39741），催化dGTP水解为脱氧鸟苷和三磷酸。预测的氨基丙烯酸水解酶（Y11_13711）是去除嘧啶氮降解中有毒中间产物所必需的。然而，φR1-37感染后这两个基因的下调转录并不能解释用于将代谢从噬菌体所需的胸苷使用重定向到脱氧尿苷使用的策略。与阴性对照相比，参与核苷酸代谢的其他细菌基因的表达没有显示出任何显著差异。需要进一步的研究来解决这个问题。
4. 结论
φR1-37是一种属于肌病毒科的巨大噬菌体，在结构上与铜绿假单胞菌噬菌体φKZ相似。噬菌体φR1-37识别几种表面受体，因此能够感染不同血清型的小肠结肠炎耶尔森菌和耶尔森菌相似菌。在此，我们展示了φR1-37的转录模式，并描述了φR1-37感染对小肠结肠炎耶尔森菌YeO3-R1宿主菌株的影响，显示了宿主反应和噬菌体干预的可能混合。利用RNA-Seq数据，我们能够为φR1-37提供一个详细的转录叙述，描述了噬菌体感染的一般进程以及每个噬菌体基因特征的具体形态和时间背景。我们的研究表明，φR1-37基因的表达并不遵循标准的裂解性噬菌体模式，只有选定的基因可以被归类为典型的早期、中期或晚期基因，而大多数基因在整个感染过程中是组成型表达的。此外，φR1-37缺乏基因在基因组中的位置与观察到的表达模式之间的清晰划分。这个特征不是基因表达时间模式的典型特征，其中会发生从早期基因到晚期基因的转录本转移以及同类基因在基因组中的成簇排列。
宿主转录组的分析表明，超过2.5%的小肠结肠炎耶尔森菌基因在噬菌体感染后立即下降。值得注意的是，晚期细菌反应涉及超过54%的差异表达基因的上调，包括ABC转运蛋白、Cpx系统、噬菌体休克、冷休克和渗透压休克基因。虽然宿主基因转录的下降已被普遍观察到，但几种细菌转录本丰度的相对增加是一个相当独特的特征。
φR1-37的全局RNA谱分析揭示了十种新型ncRNA种类的存在，包括一种编码在基因内区域的sRNA。反义转录本的存在先前已在其他噬菌体（包括噬菌体λ和φKZ）中描述过。此外，基于生物信息学分析，假设基因内sRNA可能靶向宿主mRNA，可能是噬菌体-宿主相互作用策略的一个要素。迄今为止，噬菌体sRNA与宿主RNA相互作用的存在主要在原噬菌体编码的ncRNA中有所描述。
总之，我们提出了对全局噬菌体-宿主转录组相互作用的广泛描述，这为进一步旨在阐明这两种生物之间所指示的相互作用的研究奠定了基础。尽管先前观察到与铜绿假单胞菌噬菌体φKZ的相似性，但我们的研究表明，这两种噬菌体在基因表达和调控方面存在差异。φR1-37的基因组在噬菌体中相当独特，拥有大量与先前表征的蛋白质没有相似性的基因。通常，对噬菌体执行的宿主基因表达关闭机制的深入分析，以及对这些生物之间相互作用的认识，对于研究新型抗菌化合物和开发噬菌体疗法至关重要。
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