Staphylococcus aureus菌株背景对Sa3int噬菌体生命周期开关的影响

Influence of Staphylococcus aureus Strain Background on Sa3int Phage Life Cycle Switches https://www.mdpi.com/1999-4915/14/11/2471

摘要

金黄色葡萄球菌无症状地寄生于哺乳动物的鼻腔，但也是危及生命的感染的主要原因。大多数人类鼻分离株携带Sa3噬菌体，它们会整合到编码鞘磷脂酰肌醇酶的细菌hlb基因中。Sa3噬菌体所携带的毒力因子编码基因高度人类特异性，大多数动物菌株为Sa3阴性。因此，噬菌体的插入和切除都有可能使金黄色葡萄球菌获得适应优势。本研究分析了不同噬菌体治愈的S. aureus菌株中两种Sa3噬菌体Φ13和ΦN315的噬菌体生命周期。基于噬菌体转移实验，菌株可以分为低（8325-4、SH1000和USA300c）和高（MW2c和Newman-c）转移菌株。高转移菌株促进了噬菌体的复制，而噬菌体吸附、整合、切除或recA转录在菌株之间并没有显著差异。复制缺陷溶菌体素原代假基因体的RNASeq分析显示，CI/Mor调控开关没有菌株特异性差异。然而，在高转移菌株MW2cΦ13中，溶菌基因明显上调，与菌株8325-4Φ13相比。通过转录起始位点预测，新的溶菌模块内启动子区域被鉴定出来，这些区域很可能是被特定宿主因子靶向的。这种宿主-噬菌体相互作用可能解释了菌株特异性差异在噬菌体复制和转移频率上的影响。因此，宿主菌株的基因组构成可能决定了噬菌体动员的速率，这一特征可能影响某些菌株适应宿主的速度。 关键词： 噬菌体；毒力；诱导；基因调控；金黄色葡萄球菌；溶血素

介绍

金黄色葡萄球菌是一种主要的人类病原体，但也会在不同的动物物种中寄生和感染[1,2,3,4,5]。人类与牲畜之间的金黄色葡萄球菌传播尤其令人担忧，因为来自养殖动物的金黄色葡萄球菌分离物通常具有抗生素抗性[6]。通过获取/失去移动基因元素来适应不同的哺乳动物寄主。金黄色葡萄球菌已经多次在物种之间跳跃，导致特定于寄主的适应性基因的动态增减，其中许多是预测编码的噬菌体[5,7,8,9]。最突出的是金黄色葡萄球菌从人类跳跃到不同动物时反复失去温和的Sa3int噬菌体[10]。在几种情况下，动物适应的菌株被传回到人类，其中它通常重新获得Sa3int噬菌体，强调了它们在人类寄生中的重要作用[1,8,9,10,11,12]。观察到96%的人类鼻分离物携带集成到hlb位点中的Sa3int噬菌体，该位点编码ß-溶血素（Hlb），也称为ß-毒素[13]。这些噬菌体携带编码特异于人类的免疫逃避因子[14]和其他潜在的毒力因子[10]的基因。Hlb在噬菌体切除后始终是功能性的，并且在人类感染导致Hlb阳性亚群的情况下也会发生此过程[15]，表明在某些感染条件下，Hlb对细菌生存至关重要。

温和型葡萄球菌噬菌体属于套式噬菌体科。套式噬菌体的基因组通常被组织成六个功能模块：溶菌素原、DNA复制、包装、头、尾和裂解。噬菌体谱系的演化是由可互换遗传元件（模块）的横向基因转移所驱动的，这些元件由功能相关的基因组成[8,13,16,17,18,19]。按整合酶基因（int）多态性将感染金黄色葡萄球菌的套式噬菌体进行分类[13,16,17,20]。int类型决定了在同源attB位点上染色体整合，并与预测噬菌体的毒力基因相关[13]。然而，由于金黄色葡萄球菌套式噬菌体的镶嵌性质，不同Sa-Int噬菌体之间的不同噬菌体模块可能显示出高度同源性。例如，来自原型Sa3int噬菌体Φ13的多个开放阅读框（ORFs）与编码PVL（Panton-Valentine白细胞溶解素）的Sa2int噬菌体的ORFs同源。

S. aureus宿主与其温和型噬菌体之间的分子相互作用大多数尚未知晓。大量编码假定蛋白的噬菌体基因表明我们对温和型噬菌体及其对细菌生活方式转换的影响知之甚少。同样地，我们对哪些宿主因素影响温和型噬菌体的溶菌素-溶解周期转换也知之甚少。先前对Sa2int噬菌体的分析表明，当在不同的宿主遗传背景下分析时，同一预测噬菌体的可诱导性可能会有显著差异[20]。从S. aureus MW2或Newman菌株中动员Sa2mw噬菌体的效率比从8325-4菌株中动员的效率高100倍。

在这里，我们研究了菌株特异性特征是否也会影响Sa3int噬菌体的生命周期。为此，我们将Sa3int噬菌体构建并整合到不同的经过噬菌体治疗的S. aureus菌株中（8325-4、SH1000、USA300c、Newman-c和MW2c）。我们重点关注了两种原型Sa3int噬菌体，即Φ13和ΦN315。Φ13源自克隆复合物（CC）8的S. aureus参考菌株8325。ΦN315源自耐甲氧西林的菌株N315（CC5），并携带编码替代性糖基转移酶的tarP基因[21]。发现菌株背景影响噬菌体的转移和复制。RNAseq分析提示宿主因素与噬菌体的裂解模块中的噬菌体调控区具有特定的相互作用。

like unlike

点赞本文的读者

还没有人对此文章表态

本文有评论

没有评论

看文章，发评论，不要沉默