细菌的噬菌体感染抗性机制

噬菌体广泛存在于生态环境中。细菌在与噬菌体长期的共进化过程中,衍化出了多种针对噬茵体感染的抗性机制。我们从宿主菌的抑制吸附、阻止噬菌体DNA注入、切断噬菌体DNA和影响其功能及流产感染等方面,对宿主菌抵抗噬菌体感染的机制进行了综述。     

宿主菌抗噬菌体机制的研究进展

噬菌体又称细菌病毒,是公认最丰富的微生物,也是最多样性的,这种多样性是适应所面对选择性压力例如普遍存在宿主菌的噬菌体抗性机制。噬菌体通过6步(吸附、注入、复制、转录翻译、组装和释放)侵入细菌并使之裂解,但是当噬菌体感染细菌,就会面临细菌抗噬菌体的机制,宿主菌能够进化出多种抗噬菌体的机制来避免噬菌体的侵染和裂解。本文就对宿主菌抗噬菌体各种机制作一综述。     

噬菌体吸附及受体结合蛋白 (RBP) 的研究进展与应用

噬菌体通过受体结合蛋白(Receptor binding protein,RBP)结合到细菌表面,其过程需要复杂的原子结构的参与和构象改变。针对噬菌体侵染,细菌发展了多种抗性机制,同时,噬菌体也进化出多种逃逸宿主抗性的机制。对噬菌体与细菌间"吸附-抗吸附-逃逸过程"的探索有助于我们理解噬菌体与细菌共进化的过程,对科学发展噬菌体治疗技术以及噬菌体的生物应用技术具有重要意义。本文概述了噬菌体吸附相关蛋白及吸附发生过程、基于RBP改变的噬菌体逃逸机制和RBP相关的生物技术研究进展。     

土壤噬菌体及其介导的抗生素抗性基因水平转移研究进展

土壤中抗生素耐药性的扩散对全球的公共卫生和食品安全造成威胁,严重挑战人类感染类疾病的预防与治疗。噬菌体介导的抗生素抗性基因(ARGs)的水平转移是环境中抗性基因扩散的重要机制。但是,噬菌体对土壤环境中抗性基因传播的贡献尚未见报道。本文综述了土壤环境中噬菌体的分布特征与影响因子,总结了纯化和富集土壤噬菌体的主要研究方法;同时阐述了土壤环境中噬菌体介导抗性基因水平转移的作用机制等相关研究进展,并提出了土壤噬菌体研究领域尚未解决的一些科学问题。本综述将有助于进一步深入理解噬菌体在抗性基因水平传播中的重要生态角色,为制定相关管理政策以减缓抗生素抗性基因污染问题提供基础。     

噬菌体治疗——旧概念,新阶段

噬菌体治疗技术由来已久.噬菌体治疗的研究始于上世纪初,之后由于抗生素的出现及其他原因在美国和西欧等国家中断.近年来,全球范围的细菌耐药性使得科学家们重新审视和评估噬菌体治疗技术,显示出巨大潜力.论述噬菌体发现历程及早期研究、人类及动物细菌感染的应用、噬菌体治疗与抗生素的不同之处、存在的问题等,并探讨噬菌体技术可能的发展...     

噬菌体抗体技术

抗体可变区的重键基因及轻链基因与线性噬菌体的包膜蛋白蛋白基因重组后,可以在噬菌体表面表达形成具有活性的抗体片段。通过抗原的直接筛选,可以分离得到特异性强,亲和力高的抗体分子,包括人抗体。本文就噬菌体抗体文库的构建,噬菌体抗体的分离及其应用作了简要介绍。     

噬菌体展示技术发展

噬菌体表面展示技术是一种将外源蛋白或抗体可变区与噬菌体表面特定蛋白质融合并展示于其表面,构建蛋白质或抗体库,并从中筛选特异蛋白质或抗体的基因工程技术。随着该项技术的不断完善和发展,噬菌体展示技术已被广泛应用于生命科学研究的不同领域,并显示了良好的应用前景。     

噬菌体展示技术发展

噬菌体表面展示技术是一种将外源蛋白或抗体可变区与噬菌体表面特定蛋白质融合并展示于其表面,构建蛋白质或抗体库,并从中筛选特异蛋白质或抗体的基因工程技术。随着该项技术的不断完善和发展,噬菌体展示技术已被广泛应用于生命科学研究的不同领域,并显示了良好的应用前景。     

噬菌体粉剂的制备及抗逆性与稳定性

【背景】细菌耐药已成为全球严重的公共卫生问题,养殖业是细菌耐药性产生的重要源头之一。我国正在全力推进"减抗、限抗、禁抗"战略。新型安全高效的抗生素替代品成为当前养殖业的重要需求。噬菌体因其能有效裂解细菌被认为是一个重要的突破口,但噬菌体作为活体微生物,在保存和使用时存在稳定性差、利用率低等问题。【目的】制备噬菌体粉剂,提高噬菌体的抗逆性和稳定性,为噬菌体在养殖业中的应用提供技术支持。【方法】选用大肠杆菌噬菌体BpEP4,采用嵌段式聚醚F-68包被噬菌体,然后负载于脱脂米糠制得噬菌体粉剂,双层琼脂平板法测定粉剂的噬菌体效价,研究其耐高温性能、pH稳定性与常温保存稳定性。【结果】噬菌体粉剂可以在100℃保持噬菌体的活性,pH耐受范围为2.0-12.0。常温下保存3个月噬菌体效价无明显降低。【结论】粉剂显著提高了噬菌体的抗逆性与稳定性,具有很好的应用价值和推广前景。     

细菌与噬菌体的相互抵抗作用机制

噬菌体是地球生物圈里数量最多、存在最久的个体之一,也是应对抗生素耐药细菌感染的极具特点的候选制剂之一。本文分别以细菌和噬菌体的视角,从阻止噬菌体吸附、超感染排除、限制修饰系统、CRISPR­Cas、流产感染等方面综述了细菌抗噬菌体的机制以及噬菌体针对细菌抗性机制的应变。     

细菌与噬菌体相互抵抗机制研究进展

噬菌体作为一种侵染细菌的病毒,能够特异性识别宿主细菌。近年来,抗生素的过度使用导致耐药细菌的出现,噬菌体有望成为对抗耐药细菌的新武器。在细菌与噬菌体长期共进化过程中,二者都演化出一系列抵御策略。本文从抑制噬菌体吸附、阻止噬菌体DNA进入、切割噬菌体基因组、流产感染以及群体感应对噬菌体的调控等方面,对细菌抵抗噬菌体的机制以及噬菌体应对细菌的策略进行了综述,同时还列举了细菌和噬菌体相互抵抗机制的检测方法,以期为噬菌体在细菌控制中的应用以及探究细菌抵抗噬菌体的机制提供理论依据。     

细菌耐受噬菌体感染的分子机制研究进展

噬菌体是能感染细菌的病毒。为了抵抗噬菌体的感染,细菌进化出多种抵抗噬菌体感染的机制,这些机制的阐析极大地促进了基因编辑领域的发展,同时也为噬菌体治疗的开展奠定了基础。本文就细菌针对噬菌体感染的各个环节所进行的抵抗及其分子机制进行了简要综述,同时讨论了这些防御系统的存在对细菌自身的影响,分析了当前细菌耐受噬菌体机制研究存在的局限性,并对未来研究进行了展望。     

甜菜夜蛾的抗性及抗性机理研究进展

甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)是世界性农业害虫,近年来在我国由次要害虫上升为主要害虫。甜菜夜蛾对很多种化学杀虫剂和生物杀虫剂产生了抗性。本文分别阐述了甜菜夜蛾对常用杀虫剂如有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、生长调节类杀虫剂、Bt杀虫剂等的抗性发展现状,并且对抗药性机理进行了总结,提出了抗性治理措施。     

The evolution of resistance against good and bad infections

Opportunities for genetic exchange are abundant between bacteria and foreign genetic elements (FGEs) such as conjugative plasmids, transposable elements and bacteriophages. The genetic novelty that may arise from these forms of genetic exchange is potentially beneficial to bacterial hosts, but there are also potential costs, which may be considerable in the case of phage infection. Some bacterial resistance mechanisms target both beneficial and deleterious forms of genetic exchange. Using a general epidemiological model, we explored under which conditions such resistance mechanisms may evolve. We considered a population of hosts that may be infected by FGEs that either confer a benefit or are deleterious to host fitness, and we analysed the epidemiological and evolutionary outcomes of resistance evolving under different cost/benefit scenarios. We show that the degree of co‐infection between these two types of infection is particularly important in determining the evolutionarily stable level of host resistance. We explore these results using the example of CRISPR‐Cas, a form of bacterial immunity that targets a variety of FGEs, and we show the potential role of bacteriophage infection in selecting for resistance mechanisms that in turn limit the acquisition of plasmid‐borne antibiotic resistance. Finally, beyond microbes, we discuss how endosymbiotic associations may have shaped the evolution of host immune responses to pathogens.     

防御素的生物学特性及其抗病基因工程

防御素是一种富含半胱氨酸的小分子多肽,对细菌等微生物具有广谱抗性,且作用机制特殊。迄今为止,国内外在防御素方面进行了大量的研究,已经从各类生物体中分离出不同种类的防御素,并在基因工程和医药领域呈现广泛的应用前景。文章对防御素的分类、生物学特性,包括哺乳动物α-、β-、θ-防御素、昆虫以及植物防御素的分子结构及抗菌活性进行了综述,阐述了防御素的膜作用及与细胞内复合物结合的作用机制。总结和归纳了防御素基因的分离、表达研究进展及动、植物防御素基因在抗病基因工程领域的应用,并对防御素在未来的生物制药和植物抗病基因工程方面的应用前景进行了展望。     

Sequence analysis of the lactococcal plasmid pNP40: a mobile replicon for coping with environmental hazards

The conjugative lactococcal plasmid pNP40, identified in Lactococcus lactis subsp. diacetylactis DRC3, possesses a potent complement of bacteriophage resistance systems, which has stimulated its application as a fitness-improving, food-grade genetic element for industrial starter cultures. The complete sequence of this plasmid allowed the mapping of previously known functions including replication, conjugation, bacteriocin resistance, heavy metal tolerance, and bacteriophage resistance. In addition, functions for cold shock adaptation and DNA damage repair were identified, further confirming pNP40's contribution to environmental stress protection. A plasmid cointegration event appears to have been part of the evolution of pNP40, resulting in a "stockpiling" of bacteriophage resistance systems.     

Bacteriophage and bacteriophage resistance in lactic acid bacteria

Abstract: The study of bacteriophage-host interactions has been instrumental in the development of genetic systems in many genera, and laid many of the foundations of modern molecular genetics. Research into bacteriophage and bacteriophage resistance in the lactic acid bacteria has moved into a new and exciting dimension in recent years. Mechanisms such as adsorption inhibition, restriction and modification, and abortive infection which have been detected and described phenotypically over the past decade are now being subjected to molecular analysis, and this has led to a better understanding of the nature and variety of resistance systems employed by lactic acid bacteria to combat phage attack. In addition, analysis of different bacteriophage has increased our knowledge of these ubiquitous particles to the point where it is possible to construct novel phage resistances based on the phage genome itself. This review outlines the recent progress in the molecular analysis of bacteriophage, bacteriophage resistance and counter resistance, and the construction of novel resistance mechanisms.     

工业微生物的噬菌体感染与防治策略

以细菌为基础的生物技术在蓬勃发展的同时也不断受到噬菌体感染的威胁,噬菌体感染已成为微生物发酵过程中的一个顽疾,其实质是噬菌体与细菌之间复杂的共进化关系。在漫长的进化过程中,噬菌体已经形成了多种针对细菌抗性系统的逃逸机制。合理的工厂设计、菌株的轮换策略和传统的基因工程方法能在一定程度上降低噬菌体感染的风险,但仍然无法避免。基于CRISPR-Cas系统的防治策略仅需噬菌体的序列信息就可以理性设计噬菌体抗性菌株,且可以通过叠加效应不断增强菌种抗性,从而避免噬菌体的逃逸;群体感应信号分子则可以从整体水平上调节细菌的噬菌体抗性。这些新发现为噬菌体感染问题的解决带了新的希望,而噬菌体基因组编辑技术和合成生物学的快速发展则将进一步加深人们对噬菌体感染防治领域的认识。