大肠杆菌噬菌体phiDruSM1基因敲除文库揭示广泛的反防御系统与宿主范围决定因子

《Communications Biology》：Phage genomes are enriched with genes to overcome diverse bacterial immune systems

　　

摘要

噬菌体与细菌正在进行一场进化军备竞赛，噬菌体不断进化出新策略以克服细菌的防御。为了系统性地研究噬菌体基因组中所有基因的功能，我们构建了大肠杆菌噬菌体phiDruSM1的基因敲除文库，该噬菌体属于Queuovirinae亚科、Seuratvirus属，其形态为长尾噬菌体形态，共包含105个开放阅读框（orf）。通过使用73个orf敲除噬菌体感染多种大肠杆菌临床分离株，我们证明每个基因对于宿主范围机制都是必需的。此外，我们鉴定出21对潜在的抗噬菌体防御系统和噬菌体编码的反防御系统（ADS）。实验验证表明，phiDruSM1衍生的反防御系统对多种防御系统有效，包括Druantia I型、Brex I型、AVAST III型、Sir2+HerA、DUF4297+HerA以及Gao_Hhe（hhe）。这些发现表明，噬菌体基因组的大部分区域都用于对抗防御系统。