近日，国家现代农业产业（水禽）体系免疫抑制病防控岗位专家、四川农业大学动物医学院动物医学免疫学研究所程安春/赵新新团队在病原学权威国际期刊PLOS Pathogens发表了题为“Two receptor-targeting mechanisms of lambda-like siphophage Gifsy-1 ofSalmonellaTyphimurium”的研究论文。该研究系统阐明了温和噬菌体Gifsy-1感染光滑型和粗糙型沙门菌的分子机制，揭示了其利用侧尾纤维Stf和中央尾尖蛋白J介导的两种截然不同但灵活切换的受体靶向策略，为理解噬菌体-宿主互作及开发抗耐药沙门菌噬菌体疗法提供了重要理论基础。
抗生素耐药性（AMR）是全球公共卫生的重大威胁，多重耐药沙门菌感染尤其令人担忧。噬菌体疗法作为对抗耐药菌感染的新型策略，其核心在于精准理解噬菌体识别和感染宿主细菌的分子机制。沙门菌表面覆盖的脂多糖（LPS）O-多糖（OPS）层对许多噬菌体构成物理屏障，且沙门菌在自然环境中可通过相变在光滑型（OPS完整）和粗糙型（OPS缺失）LPS表型间切换以适应环境变化。然而，噬菌体如何适应宿主菌OPS变化以成功建立感染，其机制尚不清晰。
该研究以沙门菌中广泛存在且高度保守的温和噬菌体Gifsy-1为对象。首先，证实Gifsy-1具有较广的宿主谱，能裂解多种沙门菌血清型，但其在粗糙型菌株中的感染效率更高，表明OPS是其感染的屏障。深入研究发现，Gifsy-1可依据宿主是光滑型还是粗糙型，在两种不同的受体靶向机制间灵活切换（见下图）：1）粗糙型菌株：Gifsy-1采用多受体协同靶向模式：侧尾丝蛋白Stf靶向位于OPS层下方、连接于外膜的核心寡糖（COS）上的半乳糖II（Gal II）基团，而中央尾尖蛋白J则同时靶向3种外膜蛋白-OmpC、OmpX和BtuB。其中，OmpC具有独特双重功能：既是第一受体，又是触发DNA注入所必需的第二受体；2）光滑型菌株：OPS层阻挡了Gifsy-1识别外膜蛋白受体。此时，噬菌体以Stf识别的COSGal II为唯一受体完成吸附和DNA注入。该研究的创新性在于揭示了λ样长尾噬菌体通过两种受体靶向机制适应宿主菌的OPS相变，这一特性可能是Gifsy-1广泛分布的重要原因。
图Gifsy-1感染光滑型和粗糙型鼠伤寒沙门菌的两种受体靶向机制
四川农业大学动物医学院动物医学免疫学研究所博士研究生曾晓丽为论文第一作者，程安春教授和赵新新教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1800200）、国家自然科学基金（32072877）、四川兽药创新团队（SCCXTD-2024-18）以及国家现代农业产业技术体系专项（CARS-42-17）项目的资助。