金黄色葡萄球菌可选择性σ因子σH调控原噬菌体的整合与切出

摘要

原噬菌体是细菌基因组中的一个重要组成部分。一些原噬菌体因携带可提高宿主菌毒力和存活能力相关基因而使宿主菌受益。这种现象在金黄色葡萄球菌这一常见的人类病源菌中尤为突出。金黄色葡萄球菌是一种分布广泛，可造成人体多种感染的条件致病菌。大多数金黄色葡萄球菌噬菌体携带有多种可编码毒力因子的基因，这些毒力因子可极大地提高宿主细菌的感染能力，并帮助细菌在体内感染时逃避宿主免疫系统的攻击。通过噬菌体的溶源转变过程来转移毒素基因是金黄色葡萄球菌菌株毒力进化的一个重要机制。到目前为止，金黄色葡萄球菌中只发现了四种σ因子：参与细菌绝大部分RNA转录的σA，以及三种可选择性σ因子，σB、σH和新发现的σS。金黄色葡萄球菌的σH与枯草芽孢杆菌中的σH同源，后者在枯草芽孢杆菌中主要调控与孢子形成过程相关的基因转录。
　　 生物信息学分析表明，在金黄色葡萄球菌原噬菌体int基因的上游区域，存在着一段高度保守的40-bp非编码区。实验发现存在一条短的包含有噬菌体整合酶信息的转录产物从这个区域起始，预示着这一段非编码区含有int基因的启动子。
　　 虽然在这段40-bp的区域中并没有发现任何σA 或σB的识别序列，但体内和体外的实验都证实了σH可识别此启动子并起始转录。对sigH的基因敲除改变int的转录水平，继而影响了原噬菌体DNA的外切频率。噬菌体实验进一步证实了σH能够影响金黄色葡萄球菌的自发裂解率和溶源率，显示了sigH在稳定溶源态中的作用。
　　 这种募集宿主的σ因子来调控自身的整合过程的方式也许可以给原噬菌体提供了一个新的途径来感知宿主状态以调控自身的基因表达，改变细菌的毒力水平。这些发现揭示了宿主的可选择性σ因子特异性调控原噬菌体整合的新机制，进而向我们展示了一个金黄色葡萄球菌原噬菌体与其宿主协同进化的结果。