2024年6月14日,犹他大学Talia L. Karasov团队联合伦敦大学学院 Hernán A. Burbano团队于Science发表了题为A phage tail–like bacteriocin suppresses competitors in metapopulations of pathogenic bacteria 的研究论文。
前期研究表明,与农业和临床病原体爆发不同,野生拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体被遗传多样的假单胞菌(Pseudomonas)群体定殖,而不存在主导菌株。Pseudomonas viridiflava感染包含多个共存的菌株,甚至在单株植物中也是如此。是什么阻止了单一病原体谱系的传播?宿主免疫多样性可能有助于病原体多样性,但植物微生物群也可能发挥作用。鉴于噬菌体及其衍生元素的常见性以及其在假单胞菌群体中的株特异性杀伤活性,研究假设对噬菌体成分敏感性的差异可能抑制特定菌株的传播。
该研究发现了一个在病原菌株中保守存在的丰富病毒簇。这个簇并不编码完整的噬菌体,而是编码一种尾菌素(tailocin),一种细菌用于杀死竞争细菌的噬菌体衍生元素。每个病原性假单胞菌菌株携带少数几种不同的尾菌素变体,靶向共存病原体外膜中的可变多糖。对历史植物标本的分析表明,同样的尾菌素和外膜变体在假单胞菌群体中至少存在了两个世纪,表明一组定义的尾菌素单倍型和受体的持续使用。结果支持一个模型,即共存的假单胞菌菌株的尾菌素和外膜在野生拟南芥群体中协同进化。这些不同的尾菌素和外膜单倍型在时间和空间上得以维持。