屎肠球菌前噬菌体全景图谱：多样性、耐药基因、毒力因子及内溶酶特征揭示其进化与致病性调控新机制

《BMC Genomics》：Prophage landscape in Enterococcus faecium: diversity, resistance genes, virulence factors, and endolysin profiling

本研究针对屎肠球菌(Enterococcus faecium)这一多重耐药机会性病原体，系统解析其前噬菌体(prophage)的基因组特征。通过对495株完整基因组进行生物信息学挖掘，揭示前噬菌体携带耐药基因(AMR)和毒力因子(VF)的分布规律，首次发现Staphy_SPbeta_like型前噬菌体为ermB、vanA等关键AMR基因的主要载体，而内溶酶(endolysin)基因呈现跨物种水平转移特征。研究成果为理解噬菌体介导的细菌进化提供新视角，对开发噬菌体疗法具有重要意义。

　　

在医院的ICU病房里，医生们常常要面对一个棘手的敌人——屎肠球菌（Enterococcus faecium）。这种看似普通的细菌，特别是对万古霉素耐药的菌株（VREfm），已成为全球公共卫生的重大威胁。它们不仅能引起尿路感染、腹膜炎、败血症和脑膜炎，更麻烦的是，它们擅长“偷师学艺”，通过水平基因交易快速获得新的耐药本领，让抗生素渐渐失去效力。

在这场细菌与人类的军备竞赛中，科学家们把目光投向了一个特殊的角色——前噬菌体（prophage）。这些潜伏在细菌DNA中的病毒基因组，就像是特洛伊木马，平时安静地与细菌共存，一旦被激活，就能大量复制并破壁而出。但更关键的是，它们还能作为基因的“快递员”，在细菌之间传递耐药基因和毒力因子，堪称细菌进化背后的“隐形推手”。

尽管前噬菌体在细菌进化中扮演着如此重要的角色，但科学界对屎肠球菌中前噬菌体的全面情况仍知之甚少。为了填补这一空白，王智谦团队在《BMC Genomics》上发表了最新研究，首次对屎肠球菌中的前噬菌体进行了全景式解析。

研究人员从NCBI数据库获取了495株屎肠球菌的完整基因组，其中70.9%来源于人类，6.7%来源于动物。他们运用PHASTEST和PhaGCN2.3软件进行前噬菌体预测和分类，使用Abricate工具结合VFDB和CARD数据库鉴定毒力因子和耐药基因，并通过逻辑回归分析前噬菌体间的相互作用。内溶酶基因的系统发育分析则揭示了其进化关系。

前噬菌体在屎肠球菌基因组中普遍存在

研究发现，99.4%的屎肠球菌菌株携带至少一个前噬菌体，共鉴定出2119个前噬菌体，其中1628个为完整前噬菌体。每个菌株平均携带4.2个前噬菌体，最常见的携带数量为4个（23.2%）。优势前噬菌体类型为Staphy_SPbeta_like（26.4%）和Lister_2389（22.1%）。

不同序列型（ST）菌株的前噬菌体分布具有显著差异

ST117菌株携带前噬菌体数量最多（中位数5个），而ST17菌株最少（中位数3个）。前噬菌体类型与ST型存在特异性关联：Staphy_SPbeta_like广泛存在于各ST型，而Entero_vB_IME197仅存在于ST117、ST192和ST17菌株。

前噬菌体类型间存在复杂的共存与排斥关系

网络分析显示，前噬菌体在同一宿主基因组内主要呈现排斥关系。Bacill_phBC6A52、Lister_LP_101和Lister_2389相互作用最为频繁，而Staphy_SPbeta_like仅表现共存关系。

前噬菌体分类揭示其多样性

75.2%的前噬菌体可被分类，主要属于Bronfenbrennervirinae亚科（29.2%）和Herelleviridae科（10.7%），但24.8%仍无法分类，表明存在大量未知噬菌体资源。

前噬菌体携带重要的耐药基因和毒力因子

20.4%的完整前噬菌体携带AMR基因，以ermB（6.6%）、aph(3')-IIIa（4.1%）和vanA（4.3%）为主；1.4%携带VF基因（主要为黏附素基因ecbA）。AMR基因分布具有前噬菌体类型特异性，如vanM、poxtA和fexB倾向存在于Escher_RCS47前噬菌体中。

人源与动物源菌株前噬菌体功能无显著差异

比较分析显示，人源与动物源菌株在前噬菌体携带的AMR、VF及内溶酶基因方面无显著差异，表明两者在前噬菌体介导的基因交换上具有高度相似性。

内溶酶基因广泛存在且序列多样

59.6%的前噬菌体携带内溶酶基因，在Entero_phiFL1A和Lister_LP_101中携带率达100%，而Staphy_SPbeta_like中仅4.9%。系统发育分析显示内溶酶基因呈分散分布，表明存在广泛水平转移。

该研究首次系统描绘了屎肠球菌前噬菌体的基因组全景，揭示其作为耐药基因和毒力因子储存库的关键作用。前噬菌体类型与ST型的特异性关联、复杂的相互作用网络以及内溶酶基因的广泛水平转移，均表明前噬菌体在屎肠球菌进化中扮演着核心角色。特别值得注意的是，Staphy_SPbeta_like前噬菌体作为多重耐药基因的主要载体，可能成为未来监测和干预的重要靶点。而内溶酶基因的高频发现和多样性特征，为开发新型抗菌药物提供了丰富资源。尽管人源与动物源菌株在前噬菌体功能上未见显著差异，但二者在前噬菌体介导的基因交换上的相似性提示了跨物种传播的潜在风险。这些发现不仅深化了对屎肠球菌致病性和适应性的理解，也为应对耐药菌感染提供了新的策略思路。