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隐匿前噬菌体在细菌基因组中广泛存在，常携带能根据环境情境重塑宿主生理状态的调控模块。大肠杆菌 K-12 的 Rac 前噬菌体含有一个遗传模块，其中 RacR 阻遏蛋白可强效抑制毒素基因 ydaS/T。racR 调控失常及 YdaS/T 表达会导致生长停滞、活性迅速丧失和形态缺陷。我们研究了 racR 沉默的生理后果，以及宿主对 YdaS/T 所致致死性胁迫的适应性响应。我们发现，racR 耗竭会引发以内膜为中心的应激，其特征包括选择性超极化、通透性增加，以及 FtsZ 环组装后胞质分裂受阻，进而触发大量细胞丝状化。转录组分析显示，细胞发生广泛的代谢重编程，表现为一种协调的节能响应，包括呼吸作用重塑、抑制质子驱动力消耗较大的通路，以及激活全局性应激通路。我们发现，恢复过程伴随着显著的生理异质性，丝状细胞的命运各异，包括裂解、持续停滞，以及通过 Rac 丢失而恢复。因此，异质性的膜功能障碍和代谢状态似乎决定了细胞在恢复与死亡之间的平衡。这些发现支持这样一种模型：racR 沉默会激活前噬菌体—宿主应激回路，将内膜能量代谢、包膜应激激活、细胞分裂调控和异质性恢复相互联系起来。
隐性前噬菌体广泛存在于细菌基因组中，常携带可根据环境情境重塑宿主生理状态的调控模块。大肠杆菌 K-12 的 Rac 前噬菌体携带一个遗传模块，其中 RacR 阻遏蛋白可强效抑制毒素基因 ydaS/T。racR 失调及 YdaS/T 表达会导致生长停滞、活力迅速丧失和形态缺陷。我们研究了 racR 沉默的生理后果，以及宿主对 YdaS/T 所施加致死胁迫的适应性响应。研究发现，racR 耗竭会引发以内膜为中心的胁迫，其特征包括选择性超极化、通透性增加，以及在 FtsZ 环组装之后发生的胞质分裂停滞，并由此触发大量细胞丝状化。转录组分析显示，细胞发生了广泛的代谢重编程，揭示出一种协调的节能响应，其特点包括呼吸作用重塑、抑制质子动力势消耗量大的途径，以及激活全局性胁迫通路。我们发现，恢复过程伴随着显著的生理异质性，丝状细胞的命运各异，包括裂解、持续停滞，以及通过丢失 Rac 而恢复。因此，不同的膜功能障碍和代谢状态似乎决定了恢复与细胞死亡之间的平衡。这些发现支持一种模型：racR 沉默会激活前噬菌体—宿主胁迫回路，将内膜能量状态、包膜胁迫激活、细胞分裂调控及异质性恢复相互关联起来。
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关键词：Rac前噬菌体 · racR沉默 · YdaS/T毒素 · 内膜应激 · 代谢重编程 · 细胞丝状化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.06.749655v1?rss=1