科學家發現病毒通訊系統，通過化學信息決定是否攻擊宿主

原文以Do you speak virus? Phages caught sending chemical messages為標題

發布在2017年1月18日的《自然》新聞上

原文作者：Ewen Callaway

噬菌體聆聽同類傳達的信息，以決定如何攻擊宿主。

病毒能感知「前輩」留下的化學信號，以決定是殺死宿主，還是僅僅感染它們。

研究者在攻擊芽孢桿菌屬細菌的病毒中發現了這一現象，這是人類首次發現病毒擁有某種類型的通信系統。但研究者表示，許多其它病毒也能通過自身的「分子語言」與同類交流，可能還包括使人類感染疾病的病毒——如果這一點為真的話，科學家或許就找到了一種阻斷病毒攻擊的新方法。

以色列魏茨曼科學研究所的微生物遺傳學家Rotem Sorek領導的團隊發現了這種秘密的病毒通信。他們的研究成果於1月18日發表在《自然》期刊上。

「這篇論文將會成為一個具有轉折性意義的成果，」英國萊斯特大學的微生物學家Martha Clokie表示，她的研究方向是噬菌體（即感染細菌的病毒）。

Sorek的團隊原本尋找的是枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）向同類警示噬菌體的證據。研究者知道，細菌會通過分泌和感知一系列化學物質來與同類交流。這一現象被稱為群體感應，使細菌得以根據周圍細菌的數量來調整行為。舉例來說，細菌會通過群體感應來決定是否分裂，或何時感染宿主。

但團隊卻驚訝地發現，一種名叫phi3T的芽孢桿菌噬菌體會製造化學物質來影響其它病毒的行為。

名叫噬菌體的病毒會攻擊細菌，並利用宿主來自我繁殖。現在，研究者發現噬菌體也會彼此交流。

Animated Healthcare Ltd./SPL

一些噬菌體能以兩種方式感染細胞。通常，它們會「劫持」宿主細胞，不斷繁殖，直到宿主爆裂死亡。但有些時候，噬菌體會將自己的遺傳物質插入宿主的基因組，然後進入休眠狀態，直到觸發事件將它們重新喚醒，並再次開始繁殖。

新發現的病毒通信系統會改變phi3T的感染方式。

團隊首先將phi3T注入裝有枯草芽孢桿菌的長頸瓶中，發現該病毒通常會殺死細菌。然後，他們過濾了瓶中的內容，去除了細菌和病毒，但保留了小分子蛋白質，並將新一批細菌和噬菌體裝入這個「條件培養基」中。這改變了噬菌體的行為：噬菌體更有可能將基因組插入細菌，殺死宿主的可能性減小了。團隊將他們認為與此有關的神秘分子命名為「arbitrium」（拉丁語中的「決定」一詞），並決心識別這種分子。

在經過兩年半的搜索後，Sorek和他的博士生Zohar Erez發現，arbitrium是受感染細菌死亡後滲出的一種短病毒蛋白。當arbitrium水平升高，也就是大量細胞死亡後，噬菌體便不再殺死餘下的細菌，而開始在細菌基因組中休眠。Sorek、Erez及同事還發現了另外兩種衡量arbitrium水平、並影響隨後的感染行為的phi3T蛋白。

「這的確很有道理，」紐西蘭奧塔哥大學的微生物遺傳學家Peter Fineran說，「如果宿主不夠用了，噬菌體就會嘗試限制殺死宿主的行為，靜靜等待宿主數量重新增長。」

Clokie說，這項新的研究工作「神煩，但也很棒」。「我曾想過開展這樣的實驗，看看培養基里是不是有什麼物質。」她認為，其他研究噬菌體的生物學家還會找到更多的病毒通信系統。Sorek的團隊發現了100多種類似arbitrium的不同系統，絕大多數都在其它芽孢桿菌噬菌體的基因組中。「噬菌體以不同的頻率『廣播』，它們的語言彼此不同，只能聽懂自己的語言。」

他甚至還好奇，感染更為複雜的生物體——比如人類——的病毒是不是也能彼此交流。他指出，HIV和皰疹病毒就既能導致活動性感染，也能造成潛伏感染。「如果能找到一種讓病毒完全進入潛伏狀態的分子，那會是一種不錯的藥物。」?

Nature|doi:10.1038/nature.2017.21313

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