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Nature:捕捉噬菌体感染大肠杆菌的特殊细节

日前,来自普渡大学(Purdue University)等机构的科学家们在《自然》(Nature)杂志上报告称,他们揭示了 phiX174 病毒攻击大肠杆菌的机制。

由于 phiX174 病毒能够感染细菌,它实质上是一种噬菌体。但这种病毒缺乏一段明显的、将 DNA 转移到宿主细胞中去的尾部。研究如发现,phiX174 在感染过程中会暂时形成一种管状结构传递它的 DNA ,而在完成任务后则会将这一管状结构溶解。发现这一短暂存在的尾部令研究人员感到非常惊讶。

研究人员表示,这一结构完全出乎他们的意料之外。由于它快速出现然后消失,因此它的存在时间非常的短暂,在此之前没有人见过它。尽管此前科学家并未见过这种行为,但另一种叫做 T7 的噬菌体在感染宿主时所具有的一条短尾会变得更长。

此后,研究人员突变了这一病毒使其无法形成这种管状结构,他们发现突变的病毒不能感染宿主细胞。

像许多其他的病毒一样, phiX174 衣壳的形状呈二十面体对称,是一个包含 20 个三角形面的大致球形形状。这种病毒的衣壳是由标记为 H、J、F 和 G 的四种蛋白构成。除了 H 蛋白,过去所有其他蛋白的结构都已确定。这项最新研究结果表明,H 蛋白组装成了一种管状结构。大肠杆菌具有双层膜结构,研究人员发现病毒 H 蛋白管的两端接合到了宿主细胞的内膜和外膜上。

Nature:捕捉噬菌体感染大肠杆菌的特殊细节

研究人员采用冷冻电子断层成像技术生成了这种接合的图像。图像显示,这种 H 蛋白管是由 10 个盘绕彼此的“α-螺旋”分子所组成。研究结果还显示,这一H 蛋白管的内部包含的氨基酸,有可能是将 DNA 转移到宿主中去的理想条件。研究人员指出,这或许是存在于病毒- DNA 导管中的一个普遍特性,对于有效地将基因组易位到宿主有可能至关重要。

这项研究受到了美国国家科学基金会、能源部以及农业部的资助。

原文检索:

Lei Sun, Lindsey N. Young, Xinzheng Zhang, Sergei P. Boudko, Andrei Fokine, Erica Zbornik, Aaron P. Roznowski, Ian J. Molineux, Michael G. Rossmann & Bentley A. Fane. Icosahedral bacteriophage ΦX174 forms a tail for DNA transport duringinfection. Nature, 15 December 2013; doi:10.1038/nature12816

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