近日，中国科学院南海海洋研究所研究员王晓雪团队在国家自然科学基金等项目的资助下，研究发现逆转录酶通过“重编辑”温和噬菌体的基因组赋予其超感染能力，具有超感染能力的噬菌体在生物膜中实现快速增殖。相关成果在线发表于《细胞报告》（Cell Reports）。

逆转录酶控制超感染噬菌体Pf4的产生及其在生物膜中扩散模式图。RF Pf4：复制型Pf4； SI Pf4：超感染Pf4。研究团队供图

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研究团队指出，在生物界的漫长进化历程中，逆转录酶的发现改变了对遗传信息传递方式的认识。在许多真核生物中，端粒酶逆转录酶通过逆转录将端粒脱氧核糖核酸加至真核细胞染色体末端，填补脱氧核糖核酸复制损失的端粒，以保护基因组的完整性。在逆转录病毒（RNA病毒）中，逆转录酶将病毒RNA逆转录合成双链脱氧核糖核酸，双链脱氧核糖核酸被整合酶整合至宿主细胞染色体脱氧核糖核酸上形成前病毒，并可随宿主细胞分裂传递给子代细胞。

研究团队发现单链脱氧核糖核酸病毒-丝状噬菌体的基因组携带了逆转录酶，通过对生物膜形成中的丝状噬菌体“释放-再次侵染”过程的详细解析，意外的发现该逆转录酶负责合成了一个精简的丝状噬菌体基因组，舍弃了约1/3的基因组。这个重编辑的噬菌体基因组保留了噬菌体组装的必需基因，并截获激活因子上游非编码RNA的强启动子确保噬菌体激活因子及其下游基因的高表达，重编辑的噬菌体基因组还丢掉了免疫调控区，具有了“超感染”能力。

研究发现，在生物膜形成过程中，重编辑的噬菌体能够取代一部分宿主菌中的温和噬菌体，成为不断产生超感染噬菌体的“超级宿主菌”。“超级宿主菌”不仅能大量产生超感染性噬菌体，还表现出对超感染性噬菌体的抵抗能力，进而维持生物膜的结构稳定性，以及生物膜中噬菌体与宿主菌比例的平衡。

该研究结果证实，添加逆转录酶抑制剂能够有效地抑制生物膜中超感染噬菌体的产生。“逆转录酶对脱氧核糖核酸病毒基因组编辑功能的这一发现，拓展了人们对噬菌体生物学特征及生物膜中噬菌体与宿主菌复杂互作的微观认识。”论文通讯作者王晓雪表示，不足之处在于该研究中还未能直接构建“重编辑噬菌体基因组”体外反应体系，研究团队还在继续相关的尝试。

“丝状噬菌体的逆转录酶的应用前景也值得探究。”王晓雪表示，近年来，融合CRISPR/Cas9切口酶的工程化逆转录酶以及反转录子中的逆转录酶展现出作为真核生物基因组编辑工具的巨大潜力，为治疗遗传性疾病和开发定制化治疗方案提供了新的可能性。

相关论文信息：https://doi.org//10.1016/j.celrep.2024.114883