单噬菌体分析技术揭示了病毒在细菌细胞命运决定过程中的独特性

《Nature Communications》：Single-phage profiling illuminates viral individuality during bacterial cell fate determination

　　

摘要

在噬菌体感染后，细胞死亡（裂解）与病毒潜伏（溶原性）之间的选择成为基因均匀群体中出现细胞异质性的基础范例。宿主命运的确定源于每个细胞内多个病毒基因组的随机转录，但这种活动通常无法通过实验直接观察到，因为实验通常仅停留在整个细胞层面。在这里，我们采用了并行序列荧光原位杂交（par-seqFISH）技术，并对每个细胞内的噬菌体编码转录本进行空间聚类分析，以研究噬菌体λ感染大肠杆菌（Escherichia coli）过程中单个噬菌体的转录活性。在整体细胞层面，转录动力学揭示了细胞在裂解与溶原性之间的发展选择，并进一步表明细胞内病毒复制是导致不同命运决定的关键因素。进一步观察单个噬菌体时，可以发现感染过程中病毒活性的个体差异。我们发现，虽然处于溶原性状态的细胞表现出所有噬菌体的共同转录活性，但处于裂解状态的细胞中也可能存在具有溶原性活性的噬菌体。这些发现支持了先前的观点，即共感染的噬菌体之间需要达成共识才能使细胞进入潜伏状态。更广泛地说，我们的结果强调了需要弄清楚整个细胞的行为是如何从同一遗传回路的不同物理拷贝的活动中产生的。