撰文丨王聪
剪辑丨王多鱼
排版丨水成文
在微不雅宇宙的生涯博弈中,(专诚感染细菌的病毒)与宿主(细菌)的抗击号称进化史上的经典干戈。连年来发现的ϕKZ类巨型噬菌体(基因组朝上20万碱基对),更是将这场病毒-细菌“武备竞赛”推向新的维度:
核级驻扎:这类噬菌体感染后会构建访佛细胞核的卵白质结构,将自己基因组严实保护;
早期安全屋:在感染初期造成脂质囊泡,保护病毒基因进行早期转录;
多重免疫逃跑:对传统的 CRISPR 系统等驻扎机制实在澈底免疫。
濒临这种“铁壁铜墙”般的驻扎体系,宿主细菌究竟是如何抗击这种超等入侵者的?让科学家们困惑多年。
2025 年 3 月 19 日,加州大学旧金山分校Joseph Bondy-Denomy 副训诫、北京化工大学冯越训诫团队配合,在海外顶尖学术期刊Cell上发表了题为:Jumbo phage killer immune system targets early infection of nucleus-forming phages 的商酌论文。论文第一作家兼共同通信作家李玉萍博士现为瑞士巴塞尔大学毕生教轨助理训诫。
该商酌发现了细菌中首个针对巨型噬菌体(jumbo phage)的驻扎系统——jumbo phage killer(简称为Juk),并揭示了其使命机制,为细菌抗巨型噬菌体系统商酌提供了新标的。


李玉萍博士
李玉萍博士,2011年本科毕业于华中科技大学,2019年博士毕业于斯坦福大学,尔后在加州大学旧金山分校进行博士后商酌使命,2024年10月加入瑞士巴塞尔大学,任毕生教轨助理训诫。李玉萍博士得回了瑞士国度科学基金(SNSF)资助,用于探索噬菌体-细菌互作,以劝诱下一代噬菌体疗法。
Juk 系统:细菌的精确驻扎系统
商酌团队通过对 PA14 菌株的基因筛查,未必发现了两个错误基因——jukA和jukB。这套系统展现出令东谈主惊羡的驻扎特色:
精确识别:只挫折 ϕKZ 眷属噬菌体,对 25 种其他噬菌体“有眼无瞳”;
非自裁驻扎:拆除入侵噬菌体后,细菌能链接普通分裂(与传统自裁式驻扎毫不调换);
高效欺压:在感染后 5 分钟内即可瓦解噬菌体的驻扎体系。
践诺数据高傲,装备 Juk 系统的细菌在遇到噬菌体挫折时,迪士尼彩乐园3驻扎告捷率提高朝上百万倍。
Juk 如何竣事精确打击?
通过荧光象征和超高永诀率成像,商酌团队揭开了 Juk 系统的分子机制:
1、雷达锁定:JukA 卵白如同预警雷达,通过识别噬菌体早期分泌的 gp241 卵白,准细目位感染部位;
2、导弹部署:JukB 效应卵白被招募至感染位点,拼装成四聚体“穿甲弹”;
3、精确打击:JukB 在噬菌体的脂质囊泡上打孔,显现其遗传物资给宿主核酸酶;
4、拆除残败:被扯后腿的噬菌体基因组在 15 分钟内被降解殆尽。

意旨的是,gp241 卵白自带“定位器”——其跨膜结构域匡助 Juk 系统精确锁定感染部位,而可溶性结构域则算作激活信号。
跨物种的驻扎收罗:Juk系统的进化聪惠
对 5300 多个微生物基因组的分析高傲,Juk 系统展现出惊东谈主的进化安妥性:
模块化有计划:中枢传感器 JukA 可搭配不同效应器(磷脂酶、核酸酶等),造成万般化驻扎组合;
普通散播:在变形菌门、蓝细菌等 21% 的已测序细菌中存在;
协同驻扎:常与其他免疫系统(如收尾修饰系统)造成驻扎矩阵。
举例在荧光假单胞菌中,JukA 与磷脂酶和会造成“二合一”火器,通过剖判噬菌体囊泡膜脂质竣事驻扎。
新式抗菌疗法的朝阳
这项打破不仅改写了对宿主-噬菌体互作的说明,更为惩办抗生素耐药危险提供新想路:
1、精确抗菌:欺诈 Juk 系统的特异性,劝诱针对耐药菌的噬菌体疗法;
对于我们来说,是英雄们用鲜血保卫了我们,给我们带来了平安。
2、智能工程:将 Juk 元件植入益生菌,构建“活体抗菌剂”;
3、分子蓝图:JukB 的孔谈造成机制为新式抗菌肽有计划提供模板。
将 Juk 系统与现存抗菌计谋伙同,往日或可打造针对超等细菌的“定向精确打击系统”,为惩办现时的抗生素耐药危险带来新想路。
李玉萍博士为论文第一作家(现为瑞士巴塞尔大学助理训诫),北京化工大学硕士商酌生关琳琳为论文第二作家,北京化工大学冯越训诫、加州大学旧金山分校Joseph Bondy-Denomy训诫及李玉萍博士为论文共同通信作家。
论文伙同:
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00258-2