定义
噬菌体是专性感染细菌的病毒。由蛋白质外壳(头部包裹DNA/RNA、尾部、基板与尾丝)组成。噬菌体通过转导(transduction)在细菌间传递遗传物质,是水平基因转移的重要途径之一。
生命周期
**裂解周期(lytic cycle)**:噬菌体注入DNA → 劫持宿主复制机器 → 大量复制 → 裂解细菌释放子代噬菌体。
**溶原周期(lysogenic cycle)**:噬菌体DNA整合入细菌染色体成为原噬菌体(prophage),随宿主分裂被动复制。环境信号可诱导原噬菌体进入裂解周期。
转导与耐药传播
**普遍性转导(generalized transduction)**:裂解周期中,宿主DNA片段被误包装入噬菌体颗粒。感染新宿主后随机转移供体细菌的任意基因,包括[[质粒(Plasmid)]]上的耐药基因。
**特异性转导(specialized transduction)**:原噬菌体不精确切除时,携带邻近的宿主基因。仅转移整合位点附近的特定基因。
在[[金黄色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)]]中,噬菌体介导的转导是耐药基因(如青霉素酶基因blaZ)在菌株间传播的重要机制。
噬菌体治疗
面对多重耐药菌的挑战,噬菌体治疗作为抗生素替代方案正受到关注。优势包括高度特异性、自我扩增能力及与抗生素的协同潜力。噬菌体裂解素(lysin)可直接破坏细菌细胞壁,是潜在的新型抗菌药物。
细菌的防御
细菌演化出CRISPR-Cas系统作为适应性免疫防御,通过记忆既往噬菌体DNA序列来抵御再次感染。这一发现已被开发为革命性的基因编辑工具。
参考资料
1. Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13th Edition 2. 汪复, 张婴元.《实用抗感染治疗学》第2版, 人民卫生出版社 3. Mandell, Douglas, and Bennett's Principles and Practice of Infectious Diseases, 9th Edition 4. Molecular Biology of the Cell, 7th Edition (Alberts et al.)