Cell子刊：细菌利用病毒潜伏期建立CRISPR-Cas免疫

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

CRISPR-Cas 系统通过记录被称为“间隔区”（spacers）的基于 DNA 的免疫记忆来为原核生物提供针对包括噬菌体在内的外源遗传元素的适应性免疫。然而，没有预先免疫的细胞如何在噬菌体的快速裂解性感染中存活足够长的时间以获得新的间隔区并利用其进行防御，这仍然是一个谜。

2025年3月12日，约翰·霍普金斯大学的研究人员在 Cell 子刊 Cell Host & Microbe 上发表了题为：Bacteria exploit viral dormancy to establish CRISPR-Cas immunity 的研究论文。

该研究表明，细菌利用病毒的潜伏期（噬菌体的溶源周期）来建立 CRISPR-Cas 免疫，也就是说，噬菌体在将自身基因组整合至宿主菌基因组的溶源周期中，细菌安全捕获其病毒 DNA 片段作为免疫记忆。

根据噬菌体和宿主菌的关系，可将噬菌体分为两类：一类噬菌体在宿主菌细胞内迅速增殖，产生许多子代噬菌体，并最终使宿主菌细胞破裂，这类噬菌体被称为烈性噬菌体（ virulent phage）；另一类噬菌体感染宿主菌后不立即增殖，而是将自身核酸整合到宿主菌染色体中，随宿主核酸的复制而复制，并随细胞的分裂而传代，这类噬菌体被称作温和噬菌体（temperate phage），也叫做溶原性噬菌体（lysogenic phage）。

在这项新研究中，研究团队证明了细菌通过利用温和噬菌体的另一种休眠（即“溶源”）生命周期来建立 CRISPR-Cas 免疫。

在噬菌体感染期间，进入溶源状态的细胞的免疫率显著高于发生裂解的细胞。此外，在没有外来威胁的情况下，细菌能够获得靶向染色体中潜伏噬菌体的间隔区。在这种情况下，Cas9 的自我靶向作用促进了前噬菌体（prophage）的治愈，使免疫细胞能够避免自身免疫。

在建立和维持溶源性过程中优先获取间隔区的现象，或许可以解释为何在天然细菌分离株中，大多数间隔区都靶向温和噬菌体的。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(25)00029-0

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