听！噬菌体在说话！

提到溶原性(lysogenic)噬菌体，大家第一个应该都会想到 λ 噬菌体(λ phage)吧！ λ 噬菌体专门感染大肠杆菌(E. coli)，它在进行溶原性感染时，会将自己的基因体插入大肠杆菌的特定位置，接着就跟着大肠杆菌一起复制。溶原性循环可以一直持续下去，直到大肠杆菌遭遇到生存危机，这时 λ 噬菌体便马上翻脸，进入溶解循环(lytic cycle)：先把自己的基因体由大肠杆菌中脱离，接着开始制作新的病毒颗粒，最后溶解大肠杆菌、释放出新的病毒颗粒来！简单来讲就是：只可共享乐，不愿共患难。说它是大肠杆菌的损友，真的是当之无愧呢！
目前对 λ 噬菌体如何由溶原循环进入溶解循环，已经相当了解。如：大肠杆菌遇到生存危机时，会启动 SOS 反应，这时候大肠杆菌的 RecA 蛋白活化，接着去启动另一个蛋白 LexA 的“自毁”...但在有 λ 噬菌体潜伏的大肠杆菌中，RecA 不会去启动 LexA 的自毁，而是改为启动潜伏在大肠杆菌中 λ 噬菌体的 cI 蛋白，使 λ 噬菌体进入溶解循环。
至于其他的溶原性噬菌体呢？不太清楚。不过，最近以色列的研究团队，在试图了解细菌被噬菌体感染是否会释放什么警告因子时，发现有一种溶原性噬菌体竟然会互相联络，决定要不要进入溶解循环！
故事的主角是枯草杆菌的噬菌体 phi3T。本来研究团队要找的是“细菌”分泌的警告分子，所以他们找了四种噬菌体，以一比一的比例感染长到指数期中期(mid-log)的枯草杆菌。感染三小时后，把细菌与噬菌体去掉，留下上清液当作条件培养基，用来做后续的实验。
结果发现，当研究团队把 phi3T 养在 phi3T 条件培养基里面的时候，被溶解的细菌少了很多。而且如果把 phi3T养在其他噬菌体的条件培养基里面的话，被溶解的细菌的比例便会跟初次感染相同。
这结果意味着：有特定物质存在于条件培养基中，而且这个物质只对自己有用(有专一性)。这物质是什么呢？过去对细菌的研究发现，细菌之间会利用小分子的多肽来感应彼此的存在;那么 phi3T 是否也是以多肽来互通声息呢？如果是多肽，当研究团队以蛋白酶处理过的条件培养基来培养噬菌体时，细菌溶解的比例应该会上升。结果也的确是这样。而且，当研究团队把细菌运送小分子多肽的运输蛋白 oppD 去掉以后，细菌溶解的比例也上升了，显示条件培养基里面的确存在着小分子多肽，这个多肽的功能与 phi3T 能否进入溶原循环有关。
于是作者将这个未知的多肽取名为 arbitrium(拉丁文的“决定”)。为了进一步研究这个分子，研究团队将 phi3T 的基因体给定序了(才十二万八千个碱基对，小意思)。软件分析预测 phi3T 噬菌体有 201个基因，其中只有三个带有胺基端的信息多肽。这三个有信息多肽的基因中，其中有一个最有可能用来产生小分子多肽;以质谱仪分析条件培养基也确认了 arbitrium 应该就是由这个基因产生的一个六个胺基酸的多肽，其序列为 SAIRGA。进一步用人工合成这个多肽加入培养基中，也产生相同的效果;而且还发现最有效的浓度落在 500 nM，可使细菌溶解的比例由 18%上升到48%。
由于噬菌体总是会把功能相关的基因放在基因体的附近，因此研究团队便把眼光移到这个基因(命名为 aimP)的上下游。在它的上游有个基因可能是个细胞内多肽受器，而分析的结果发现：这个基因的确是 AimP 蛋白的受器，于是命名为 aimR。
进一步分析 aimR 基因的蛋白质序列，显示它可能会跟 DNA 结合。研究团队测试发现，只有在没有 aimP 多肽时， aimR 才会形成双体、与 aimP 下游的一段序列结合。当 aimR 与 aimP 下游的一段序列结合后，下游的基因(命名为 aimX)表现便上升了;若 aimP 多肽存在时， aimR 与 aimP 多肽结合后，无法与 aimP 下游的序列结合，则 aimX 的表现量便急遽下降到原来的二十分之一。
总而言之，在感染初期，噬菌体很少、细菌很多的时候，这时因为 aimP 多肽的量也很少，于是大部分的 aimR 便形成双体、结合在 aimP 下游的序列上，使 aimX 表现。于是噬菌体便不断的进行溶解循环，产生新的噬菌体颗粒。等到噬菌体越来越多， aimP 多肽的量也开始上升，越来越多的 aimR 与 aimP 多肽结合、离开 aimP 下游的序列，于是 aimX 表现量下降，进入溶原循环的噬菌体就越来越多。
有意思的是，在 phi3T 噬菌体发现这个现象以后，研究团队分析许多枯草杆菌属的噬菌体序列，发现有不少噬菌体可能都有类似的机制来调节溶原-溶解循环呢！究竟 aimX 的作用是什么呢？目前只知道它会使 phi3T 噬菌体进入溶解循环，也就是说它可能具有抑制溶原循环的功能。这个基因只有51个胺基酸，下游的序列形成一个 RNA 的次级结构。究竟 aimX 是如何影响 phi3T？它下游的 RNA 次级结构又有什么样的功能？这些都有待后续的研究。小分子多肽贺尔蒙从原本被认为是真核生物的沟通分子、后来在细菌(原核生物)的群体感应(quorum sensing)也轧一角、现在连噬菌体也用它，生物真是奇妙啊！