摘要


背景： 裂解性噬菌體已成功應(yīng)用于控制多種食源性病原體的生長(zhǎng)。在其基因組測(cè)序的基礎(chǔ)上，確保其在食品應(yīng)用中的安全性是一個(gè)重要的初步步驟。


結(jié)果： 裂解性噬菌體 DSboM-AG3 以重要的食源性病原體志賀氏菌為靶標(biāo)。它在形態(tài)上類似于傷寒沙門氏菌血清型 Typhi 的噬菌體 Vil 以及一系列乙酸鈣不動(dòng)桿菌和苜蓿根瘤菌的噬菌體。SboM-AG3 的完整基因組被確定為 158 kb，具有末端冗余和循環(huán)排列的特性。共鑒定并注釋了 216 個(gè)開放閱讀框（ORFs），其中大多數(shù)與沙門氏菌噬菌體的蛋白質(zhì)顯示同源性，還包括四個(gè)指定 tRNA 的基因。


結(jié)論： 這是首次描述針對(duì)志賀氏菌的 Vi 特異性噬菌體。沒有證據(jù)表明存在毒力和溶原性相關(guān)基因?？傊蚪M分析表明該噬菌體可以安全地用于生物防治目的。


背景


志賀氏菌的宋內(nèi)氏志賀氏菌、弗氏志賀氏菌和鮑氏志賀氏菌是最重要的食源性病原體之一。攝入被這些細(xì)菌污染的食物會(huì)在 12-48 小時(shí)內(nèi)引起志賀氏菌病。發(fā)熱、疼痛、疲勞和食欲不振是初始癥狀，可能伴有水樣腹瀉，繼而可能發(fā)展為血便或痢疾。在某些嚴(yán)重病例中，由于志賀毒素的產(chǎn)生，可能發(fā)展為致命的溶血性尿毒癥綜合征（HUS）。志賀氏菌相關(guān)的爆發(fā)通過直接或間接的人類糞便污染發(fā)生，并且在衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)差的發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都有報(bào)道。沙拉、軟奶酪、蔬菜和肉制品等食品通常被報(bào)道與這些爆發(fā)有關(guān)。


裂解性噬菌體已成功應(yīng)用于控制多種食源性病原體的生長(zhǎng)，包括志賀氏菌。它們能夠攻擊敏感細(xì)菌并利用宿主的資源進(jìn)行繁殖。細(xì)胞裂解導(dǎo)致子代噬菌體顆粒的釋放。隨著噬菌體逐漸被認(rèn)可為控制食品中病原體的潛在工具，噬菌體基因組學(xué)將在確保選擇針對(duì)潛在有害噬菌體產(chǎn)品方面發(fā)揮越來越重要的作用。例如，基因組數(shù)據(jù)可以確保檢測(cè)到毒力基因以及任何可能導(dǎo)致病原體溶原化的基因。隨著 DNA 測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，已測(cè)序的噬菌體基因組數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。迄今為止，NCBI 數(shù)據(jù)庫(kù)中已收錄了超過 530 個(gè)有尾噬菌目噬菌體的完整基因組序列，這使得能夠進(jìn)行詳細(xì)的比較分析，旨在制定更一致的分類方案并提供進(jìn)化過程的見解。


幾種重要的噬菌體以傷寒沙門氏菌的 Vi 或毒力相關(guān)多糖莢膜抗原作為受體。它們分為七種血清型（ViI 至 ViVII）。噬菌體 ViI 廣泛用于該細(xì)菌的噬菌體分型。所有 Vi 噬菌體都具有等徑頭部和 either 收縮性、或長(zhǎng)或短的非收縮性尾部。它們分別屬于肌尾噬菌體科（ViI）、長(zhǎng)尾噬菌體科（ViII）和短尾噬菌體科（ViIII 至 VII）。噬菌體 ViI 具有非常獨(dú)特的形態(tài)，這種形態(tài)也在某些乙酸鈣不動(dòng)桿菌和苜蓿根瘤菌病毒中發(fā)現(xiàn)。該組的噬菌體具有頸部、頸圈和收縮性尾部。它們有一個(gè)薄的基板，連接到一個(gè)由短尾絲組成的高度分支結(jié)構(gòu)。噬菌體 ViII 具有 lambda 樣形態(tài)，但有一個(gè)帶三個(gè)突刺的基板，而噬菌體 ViIII 至 ViVII 則有一個(gè)非常短的尾部，末端是一個(gè)至少有兩個(gè)突刺的基板。盡管 Vi 噬菌體在 60 多年前就被描述，但對(duì)其分子結(jié)構(gòu)知之甚少。


在先前的工作中，我們分離出三種強(qiáng)裂解性噬菌體，它們可被視為控制志賀氏菌的良好候選者（未發(fā)表數(shù)據(jù)）。其中之一，SboM-AG3，在形態(tài)上類似于噬菌體 ViI。我們希望研究其一些生長(zhǎng)特性，確定并注釋其基因組序列，并評(píng)估其結(jié)構(gòu)功能與其他 GenBank 中現(xiàn)有噬菌體的關(guān)系。這將有助于更好地理解該噬菌體的分子結(jié)構(gòu)以及可能對(duì)其分類學(xué)分類和用于志賀氏菌控制有用的特征。


結(jié)果


噬菌體形態(tài)、宿主范圍和一步生長(zhǎng)曲線

用收集的環(huán)境樣本（沖洗水、糞便樣本和污水）測(cè)試志賀氏菌菌株，結(jié)果分離出 24 種噬菌體。從中選擇了一種，SboM-AG3，進(jìn)行詳細(xì)研究，因?yàn)樗哂袕V泛的宿主范圍和獨(dú)特的形態(tài)。負(fù)染的病毒具有清晰定義的頸部和頸圈，以及一個(gè)復(fù)雜的基板相關(guān)突刺和纖維結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，這在尾部收縮后最為明顯（圖 1）。其頭部直徑約為 83 nm，收縮性尾部長(zhǎng) 110 nm，直徑 14 nm。這表明它是肌尾噬菌體科的一員。其形態(tài)與傷寒沙門氏菌血清型 Typhi 的經(jīng)典噬菌體 ViI 和鼠傷寒沙門氏菌血清型 Typhimurium 噬菌體 Det7 非常相似，但這是首次報(bào)道這種噬菌體感染志賀氏菌。


使用 Bioscreen C 全自動(dòng)微生物生長(zhǎng)曲線分析儀測(cè)定宿主范圍（表 1）。大多數(shù)鮑氏志賀氏菌、痢疾志賀氏菌、弗氏志賀氏菌和宋內(nèi)氏志賀氏菌菌株被 SboM-AG3 感染，但感染程度各不相同。在測(cè)試的 24 個(gè)菌株中，有 11 個(gè)菌株的生長(zhǎng)在噬菌體存在下被完全抑制。測(cè)試的大腸桿菌、沙門氏菌或李斯特菌菌株均未被該病毒感染（數(shù)據(jù)未顯示）。


SboM-AG3 的一步生長(zhǎng)研究表明，在 30°C 下，該噬菌體的潛伏期約為 52 分鐘，上升期為 23 分鐘，平均裂解量為每個(gè)細(xì)胞約 152 個(gè)噬菌體（圖 2）。

表 1 本研究中使用的細(xì)菌菌株；以及宿主 SboM-AG3 對(duì) 24 種志賀氏菌菌株的作用

C：細(xì)菌生長(zhǎng)完全抑制

D+：細(xì)菌生長(zhǎng)達(dá)到對(duì)數(shù)期的時(shí)間比對(duì)照延遲超過 5 小時(shí)（即檢測(cè)時(shí)間差≥5 小時(shí)）

D：細(xì)菌生長(zhǎng)達(dá)到對(duì)數(shù)期的時(shí)間比對(duì)照延遲少于 5 小時(shí)（即檢測(cè)時(shí)間差<5 小時(shí)）

N：噬菌體對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)無(wú)影響


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