实验进化提高了已经高度热稳定的噬菌体的耐热性

《BMC Microbiology》：Experimental evolution enhances thermal tolerance in an already highly thermostable bacteriophage

　　

摘要

背景

热稳定性影响噬菌体在胞外阶段的存活，此时病毒颗粒必须在宿主保护性环境之外，在波动且潜在有害的环境条件下持续存在。由于许多随机突变会破坏稳定性，因此在某些系统中，获得进一步的稳定性可能比失去稳定性更难以获得。我们使用沙门氏菌噬菌体 SA01 对此问题进行了研究，这是一种热稳定性极高的裂解性噬菌体，在 65°C 长时间暴露后仅表现出极低的感染性损失。

结果

我们利用乙烯甲磺酸酯诱变和逐步递增的热选择（73–84°C）对 SA01 群体进行了实验进化。与祖先群体相比，进化后的 SA01 群体在 70 和 72°C 下表现出更好的存活率，累积活力增加，且在热应激下感染性丧失更慢。适应性表型出现得较早，在第 2 轮时已显现出显著改善，并在第 5 轮后似乎趋于稳定；重要的是，独立重复的进化实验重现了相似的表型结果。对一个耐热克隆的测序鉴定出 NinH 基因中一个主要的乙烯甲磺酸酯兼容突变，导致 Ala25Thr 替换，提示其与增强的热耐受表型存在潜在关联。在测试的实验室条件下，热耐受性的提高并未伴随宿主范围、细菌溶解动力学、铺板效率、吸附动力学或生长参数的可检测变化。

结论

实验进化成功地提高了已经具有高度热稳定性的噬菌体的热耐受性，且未改变关键的感染特性。在耐热克隆中鉴定出了一个 NinH 突变，提示其与观察到的热耐受性增加存在潜在关联。