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在多样化的自然群落中，细胞与噬菌体会同许多潜在的互作伙伴发生相互作用，但成对共进化对噬菌体—细菌相互作用网络（PBINs）整体结构的影响尚未得到充分理解。在本研究中，我们开展了多组两两共进化实验，并考察了与一个伙伴的共进化如何同时影响其与其他伙伴之间的相互作用。随后，我们分析了一个由多项实验共同构建的大型PBIN中改变相互作用的潜在遗传变化。结果表明，细胞表面的相互作用以及细胞内相互作用均可改变PBIN中的相互作用模式。当噬菌体利用相同的一组宿主细胞表面受体基因时，与一个伙伴的两两共进化确实会改变其与其他伙伴之间的相互作用。相比之下，当噬菌体利用不同组的宿主细胞表面受体基因时，跨实验PBIN中通常会呈现模块化模式。在噬菌体方面，许多推定的受体结合蛋白中出现了突破宿主抗性的突变，而这些变化可能改变其与其他宿主之间的相互作用。然而，在宿主和噬菌体中，超过一半发生突变的基因均未与细胞表面相互作用相关。宿主中可能改变噬菌体—宿主细胞内相互作用的突变，包括影响翻译、蛋白质稳定性和DNA复制的突变，往往会导致跨PBIN的广泛抗性。在噬菌体中，我们观察到编码内溶素、DNA甲基化酶、加氧酶、转录调控因子和tRNA的基因发生突变，这些突变也可能影响细胞内相互作用。基于这些结果，我们提出了一个模型，用于说明这两类不同的遗传特征（即细胞外细胞表面相互作用与细胞内相互作用）如何影响 thePBIN 的结构
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摘要
在多样化的自然群落中，细胞与噬菌体会和许多潜在伙伴发生相互作用，但成对协同进化对噬菌体-细菌相互作用网络（PBINs）整体结构的影响尚未得到充分理解。本研究开展了多组成对协同进化实验，考察与一个伙伴的协同进化如何同时影响与其他伙伴之间的相互作用。随后，我们分析了一个大型跨实验 PBIN 中导致相互作用发生变化的遗传变异。结果表明，细胞表面的相互作用和细胞内相互作用均可改变 PBIN 中的相互作用模式。当噬菌体利用同一组宿主细胞表面受体基因时，与一个伙伴的成对协同进化确实会改变其与其他伙伴之间的相互作用。相较之下，若使用的是不同组的宿主细胞表面受体基因，则跨实验 PBIN 中通常会呈现模块化模式。在噬菌体方面，许多推定的受体结合蛋白中出现了能够突破抗性的突变，这些变化可能改变噬菌体与其他宿主之间的相互作用。然而，在宿主和噬菌体中，超过半数的突变基因都与细胞表面相互作用无关。可能改变噬菌体-宿主细胞内相互作用的宿主突变，包括影响翻译、蛋白质稳定性和 DNA 复制的突变，往往会导致 PBIN 范围内广泛的抗性。在噬菌体中，也观察到编码内溶素、DNA 甲基化酶、加氧酶、转录调控因子和 tRNA 的基因发生突变，这些突变也可能影响细胞内相互作用。基于这些结果，我们提出了一个模型，用以阐释这两种不同类型的】【。
遗传特征（即细胞外细胞表面相互作用与细胞内相互作用）可能影响 PBIN 的结构。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已申报的资助信息
美国国家科学基金会
OCE-1029684、OCE-1332782、OIA-1736030、OCE-2022895、OCE-1031783、OCE-1332740
版权
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发布于 2026 年 10 月 9 日。
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共同进化的噬菌体—细菌相互作用网络的基因组特征
Marcia F. Marston、Claudia Weihe、Jennifer B. H. Martiny
bioRxiv
2026.10.08.757702；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.08.757702
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共同进化的噬菌体—细菌相互作用网络的基因组特征
Marcia F. Marston、Claudia Weihe、Jennifer B. H. Martiny
bioRxiv
2026.10.08.757702；
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https://doi.org/10.64898/2026.10.08.757702
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关键词：噬菌体-细菌互作网络 · 协同进化 · 宿主抗性 · 受体结合蛋白 · 细胞内相互作用 · 基因组突变
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.08.757702v1?rss=1