窥视里面的病毒进化奇怪的“长发公主”

最近的一项研究在《生物化学杂志》上揭示了进化的奇迹背后的秘密:与极长尾噬菌体。这种非凡的尾巴的噬菌体的一部分生活在荒凉的温泉和猎物在地球上一些最艰难的细菌。

噬菌体是一群细菌和病毒感染和复制的是地球上最常见的和不同的东西。

“噬菌体,简称噬菌体,到处都是细菌,包括你周围的泥土和水和在自己的身体的微生物生态系统,”艾米丽说Agnello,研究生陈麻萨诸塞州大学医学院和这项研究的第一作者。

与许多不同的病毒感染人类和动物,只包含一个隔间,噬菌体由尾相连的,prismlike包含它们的DNA的蛋白质外壳。

噬菌体的尾巴,像发型,不同长度和风格;有些是长而有弹性的而其他人是短而硬。虽然大多数噬菌体有短,微观的反面,“长发公主噬菌体”P74-26尾巴10倍的时间比大多数几乎是1微米长,一些蜘蛛丝的宽度。“长发公主”绰号来源于童话的极长头发的女孩被一个邪恶的巫婆关在一座塔。

Brian Kelch副教授陈在马塞诸斯州大学的生物化学和分子生物技术监督工作,形容P74-26拥有一个“怪物的尾巴。”

减低细菌噬菌体的尾巴是很重要的,涂在一个密集的、粘性物质。P74-26的长尾允许它入侵并感染最艰难的细菌。P74-26不仅有极长的尾巴,但它也是最稳定的噬菌体,允许它存在于感染的细菌生活在温泉,可以达到超过170°f .研究人员一直在研究P74-26找出为什么以及如何在这种极端环境中存在。

使用噬菌体,在如此高的温度,Agnello不得不调整她的条件实验诱导噬菌体尾巴组装本身在试管中。Kelch说Agnello创建了一个系统,能够诱导迅速尾自组装。

“每个噬菌体尾是由许多小的构建块,形成一个长管。我们的研究发现,这些构建块可以改变形状,或构象,当他们走到一起,“Agnello说。“这在允许的变形行为是重要的构建块组合在一起,形成正确的尾管结构。”

研究人员使用大功率成像技术以及计算机模拟,发现尾相互依靠的构建块来稳定自己。

“我们使用了一种称为低温电子显微镜的技术,这是一个巨大的显微镜,允许我们成千上万的图片和简短的电影在非常高的放大,“Agnello解释道。“通过大量噬菌体的尾管的照片,堆放在一起,我们能够找出如何构建块组合在一起。”

他们发现P74-26使用“球窝”机制的本身。此外,尾巴是由垂直叠加环的分子形成空心管。

“我喜欢思考这些噬菌体像乐高玩具积木,“Kelch说。“乐高一边钉孔或套接字。”

他补充说:“想象一下,一个乐高的套接字开始关闭。但当你开始建立积木,套接字开始开放允许钉在其他积木建造更大的组装。这个运动是一个很重要的方式,这些噬菌体积木自我调节他们的大会。”

Kelch指出,相比之下,大多数的噬菌体,P74-26使用数量的一半积木堆积形成环构成的尾巴。

“我们认为发生了什么是,一些古老的病毒融合其构建块到一个蛋白质。想象两个小的乐高积木融合成一个大砖没有接缝。这个长尾是建立大,坚固基石,”Kelch解释道。“我们认为,可能是在高温下稳定的尾巴。”

研究人员现在计划使用遗传操纵改变噬菌体尾巴的长度,看看改变其行为。

噬菌体占据全球几乎每一个角落,而且对各种医疗等行业很重要,环境保护和食品安全。事实上,长尾噬菌体像P74-26一直用于初步临床试验治疗某些细菌感染。

“噬菌体正在日益增长的兴趣代替抗生素治疗细菌感染,”Agnello说。“通过研究噬菌体大会,我们可以更好地了解这些病毒与细菌,这可能导致更有效的phage-based疗法的发展。…我相信学习独特,有趣的事情会导致发现和应用,我们甚至无法想象。”

参考:刘Agnello E, Pajak J, X, Kelch英航。构象动力控制组件的超长噬菌体尾管。J临床生物化学。2023;0 (0)。doi:10.1016 / j.jbc.2023.103021

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。