NAR丨细菌鞭毛的“双重身份”与噬菌体攻防新机制

全球耐药菌感染的形势日趋严峻，噬菌体作为一种能够特异性 靶向并杀灭 细菌的病毒，在替代抗生素治疗方面展现出巨大潜力。然而，噬菌体如何高效识别并侵入宿主，以及细菌如何应对这类攻击，其中许多关键机制尚不明确，制约了相关应用的进一步发展。

近日 ， 吉林大学动物医学学院、西安交通大学第一附属医院和武汉病毒所三家团队 ， 在 Nucleic Acids Research 以突破性论文（ Breakthrough Article ）形式发表 题为

Battle beyond membrane: flagella as a conduit for phage DNA entry and a trigger for bacterial defense in

Yersinia enterocolitica

研究团队以食源性致病菌 —— 肠炎耶尔森菌（ Yersinia enterocolitica ）及其噬菌体 X1 为模型，展开系统研究。团队发现，噬菌体 X1 采用了一种前所未有的 “ 收缩驱动 ” 机制进行入侵：其可收缩尾部能像 “ 分子注射器 ” 一样，将基因组 DNA 直接注入鞭毛的内部通道。这一机制完全不同于以往已知的鞭毛依赖型噬 菌体，代表了一种全新的病毒入侵策略，体现了噬菌体对宿主结构的极致利用与 进化适应。

更为巧妙的是，噬菌体 X1 进化出了高度灵活的 “ 多入口 ” 感染策略。研究表明， X1 不仅能利用鞭毛，还能高效利用细菌表面的脂多糖（ LPS ）作为受体进行感染，且后者的感染效率更高。这种双受体利用模式，使其突破了传统 “ 鞭毛依赖型噬菌体 ” 的范畴，展现出强大的环境适应与进化潜力。

面对噬菌体的猛烈攻击，细菌也并非被动受害。团队发现，部分耶尔森菌株进化出了一套精妙的 “ 自杀式 ” 防御系统 —— 依赖鞭毛的毒素 - 抗毒素系统。当细菌通过鞭毛感知到噬菌体 X1 的入侵后，信号通过鞭毛马达关键蛋白 MotAB 传导，进而激活该防御系统。被感染的细胞将启动 “ 流产感染 ” 机制，通过自我牺牲来阻断噬菌体的复制与扩散，从而保护整个细菌群体，这是一种典型的利他性群 体生存策略。

该研究首次明确阐释了鞭毛在微生物攻防战中的三重功能：运动器官、病毒入口与免疫警报器。噬菌体与细菌围绕鞭毛系统展开的这场精密进化博弈，揭示了微生物相互作用的高度动态与复杂性。

此项成果具有重要的应用前景 ，不但 明确了鞭毛和 LPS 作为关键入侵受体，为人工设计高效、广谱的工程化噬菌体提供了精准的分子靶点。 对于噬菌体疗法 临床应用提供了重要的科学依据。同时 揭示了细菌通过鞭毛感知病毒的防御通路，为开发干扰细菌群体免疫、增强噬菌体杀菌效果的新型联合疗法开辟了新思路 ， 对于抗感染策略 提供重要的理论支持。

该论文第一作者为吉林大学在读博士研究生王子晶（导师韩文瑜教授），西安交通大学在读博士研究生陈巍为并列 一 作，刘冰、顾敬敏、袁帅为论文通讯作者。

原文链接：https://academic.oup.com/nar/article/53/21/gkaf1203/8329110?searchresult=1

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