科學(xué)家從原子水平上解析噬菌體感染細(xì)菌的分子機(jī)理

細(xì)菌噬菌體是感染細(xì)菌的一種病毒，近日，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員利用先進(jìn)的研究工具描述了一百萬個(gè)原子“尾部”結(jié)構(gòu)，細(xì)菌噬菌體可以利用尾部結(jié)構(gòu)來突破細(xì)胞的表面進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部，該研究對于理解細(xì)菌噬菌體感染細(xì)菌的機(jī)制，以及后期應(yīng)用于新型細(xì)菌性疾病療法的開發(fā)提供了新的線索和希望，相關(guān)研究刊登于雜志Nature上。

為了感染細(xì)菌，很多細(xì)菌噬菌體都會“雇傭”尾部結(jié)構(gòu)來刺穿細(xì)菌的細(xì)胞膜，從而使病毒的遺傳物質(zhì)進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部，噬菌體復(fù)雜的尾部結(jié)構(gòu)包含有可以圍繞在類似管狀結(jié)構(gòu)周圍的收縮性鞘狀結(jié)構(gòu)，這些鞘狀結(jié)構(gòu)可以在納米尺度拉伸形成“線圈”結(jié)構(gòu)，當(dāng)噬菌體吸附到細(xì)胞表面時(shí)，鞘狀結(jié)構(gòu)就會收縮并且驅(qū)動管狀結(jié)構(gòu)穿過細(xì)胞膜，而所有的過程都是由噬菌體尾部百萬個(gè)原子基底結(jié)構(gòu)所完成的。

如今，研究者通過進(jìn)行原子細(xì)節(jié)的分析揭示了這些基底結(jié)構(gòu)如何協(xié)調(diào)病毒吸附于細(xì)菌表面；噬菌體廣泛存在于我們身邊，比如土壤、溫泉、動物腸道等，其對細(xì)菌群體的多樣性有著明顯的影響，比如人類腸道的微生物組；當(dāng)然噬菌體也是一種科學(xué)家們進(jìn)行遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究的重要工具。

這項(xiàng)研究中，研究人員從原子水平上闡述了噬菌體基底結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的特殊模型，噬菌體的基底結(jié)構(gòu)可以幫助控制噬菌體發(fā)現(xiàn)并且吸附靶向細(xì)菌的能力，同時(shí)對于噬菌體將其自身DNA注射到靶向細(xì)菌內(nèi)部也非常關(guān)鍵。研究者指出，整個(gè)基底尾部管狀復(fù)合體包含1百萬個(gè)原子，其組成了15個(gè)不同蛋白質(zhì)的145條鏈，其中大多數(shù)都可以作為研究模型。同時(shí)研究人員又從基底結(jié)構(gòu)中鑒別出了分子成分的zui小集合，這些成分就好象微型齒輪一樣可以控制病毒尾部的活性。

zui后研究者Leiman說道，本文研究對于深入理解噬菌體收縮性尾部系統(tǒng)的作用機(jī)制提供了新的線索，人類機(jī)體中包含有數(shù)萬億個(gè)細(xì)菌，而且人類的腸道微生物群落也是未來進(jìn)行個(gè)體化療法研究的靶點(diǎn)，因此基于本文的研究結(jié)果，很顯然研究人員就需要理解不同細(xì)菌間的相互作用，以及噬菌體感染細(xì)菌的機(jī)理，從而為后期開發(fā)基于噬菌體技術(shù)的新型靶向療法來治療人類疾病提供一定幫助。