Модульные взаимодействия профагов, обусловленные серотипом капсулы, отбирают утрату капсулы при воздействии фагов

Виды Klebsiella способны колонизировать широкий спектр сред и включают вызывающие обеспокоенность нозокомиальные патогены. В настоящей работе мы стремились определить распространённость и инфекционность профагов Klebsiella, чтобы понять, как взаимодействия между индуцированными профагами и бактериями влияют на динамику популяций и эволюцию. Мы выявили многочисленные профаги у представителей этих видов, что относит их к 5% наиболее полилизогенных бактерий. Для построения сети взаимодействий между индуцированными фагами и бактериями мы отобрали 35 репрезентативных штаммов видового комплекса Klebsiella pneumoniae. Это показало, что многие профаги способны переходить в литический цикл, а затем убивать близкородственные штаммы Klebsiella или лизогенизировать их. Хотя 60% исследованных штаммов могли продуцировать фаги, инфицирующие по меньшей мере один другой штамм, сеть взаимодействий при всех попарных перекрёстных инфекциях оказалась очень разреженной и в основном организованной в модули, соответствующие серотипам капсулы штаммов. Соответственно, мутанты с изменённой капсулой оставались неинфицированными, что демонстрирует ключевую роль капсулы в успешном инфицировании. Неожиданно эксперименты, в которых бактерии подвергались воздействию собственных профагов, приводили к ускоренной утрате капсулы. Наши результаты показывают, что инфекционность фагов определяет модули взаимодействий между небольшими подмножествами фагов и бактерий в зависимости от серотипа капсулы. Это ограничивает роль профагов как конкурентного оружия, поскольку они способны инфицировать лишь очень небольшое число штаммов видового комплекса. Это также должно ограничивать перенос генов между видами, опосредованный фагами. Наконец, ускоренная утрата капсулы у бактерий, подвергавшихся воздействию собственных фагов, позволяет предположить, что фаги вызывают смену серотипа в природе.