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只有尾巴的“噬菌體”還能殺菌嗎？

發(fā)布日期：2022-10-28 發(fā)布人：潤達(dá)生物

如果沒有了頭部、只保留尾部的“噬菌體”還會有殺菌的效果嗎？它們和正常結(jié)構(gòu)的噬菌體之間又有什么樣的進(jìn)化關(guān)系呢？

對噬菌體有所了解的朋友們應(yīng)該都清楚，有尾噬菌體的結(jié)構(gòu)主要包括由包裹著遺傳物質(zhì)的衣殼蛋白組成的頭部和長尾、肌尾、短尾等不同形態(tài)的尾部結(jié)構(gòu)。那如果沒有了頭部、只保留尾部的“噬菌體”還會有殺菌的效果嗎？它們和正常結(jié)構(gòu)的噬菌體之間又有什么樣的進(jìn)化關(guān)系呢？今天小編就來給大家解解惑！
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什么是噬菌體尾部樣細(xì)菌素（PTLBs）？
簡單點(diǎn)說，可以認(rèn)為PTLB是一種缺陷型的溶原噬菌體，它們是噬菌體尾部的結(jié)構(gòu)同源物。PTLB廣泛存在于細(xì)菌基因組中，隨著時間的推移，它們已經(jīng)獨(dú)立進(jìn)化并可以產(chǎn)生細(xì)菌素。PTLB是由絲裂霉素C通過細(xì)菌的DNA損傷或SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的，它通過釋放diffocin和破壞膜電位殺死競爭細(xì)菌。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，PTLB可以被分為R型和F型，R型的結(jié)構(gòu)特征是一個非柔性的可收縮納米管，與肌尾噬菌體的尾部結(jié)構(gòu)類似；F型(柔性型)具有柔性非收縮桿狀結(jié)構(gòu)，與長尾噬菌體的尾部結(jié)構(gòu)類似。


什么是噬菌體尾部樣細(xì)菌素（PTLBs）


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PTLB與噬菌體的進(jìn)化關(guān)系
不同的噬菌體尾部結(jié)構(gòu)與不同類型的PTLB相似，比如噬菌體PS17，TP901-1和 lambda的尾部分別類似于R型pyocins、F型monocins和F型pyocins。結(jié)構(gòu)上的相似性說明PTLB和噬菌體尾部之間存在著進(jìn)化關(guān)系。例如丁香假單胞菌噬菌體PS17和R型pyocin有相似的結(jié)構(gòu)，都有6根尾絲蛋白附著在尾管結(jié)構(gòu)上；R型pyocin識別的受體是與可以與PS17發(fā)生相互作用的脂多糖；這兩者在形態(tài)結(jié)構(gòu)和受體特異性表明它們具有共同的特征。Nakayama等人通過分析位于PAO1染色體上核苷酸序列研究了噬菌體和pyocin之間的關(guān)系，結(jié)果顯示R型pyocin與P2噬菌體有對應(yīng)關(guān)系，F(xiàn)型pyocin與lambda噬菌體有對應(yīng)關(guān)系。通過誘導(dǎo)SOS反應(yīng)可產(chǎn)生和釋放PTLB，這一點(diǎn)也和溶原噬菌體類似，同樣支持了它們來自缺乏衣殼基因和復(fù)制能力的缺陷型前噬菌體的事實(shí)。目前普遍認(rèn)為人們PTLB在形成后發(fā)生了各種各樣的適應(yīng)性進(jìn)化，使得它們具有更有效地破壞細(xì)胞膜電位的能力。


什么是噬菌體尾部樣細(xì)菌素（PTLBs）


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PTLB的作用機(jī)制
PTLB是一種導(dǎo)致宿主細(xì)胞膜去極化和殺死細(xì)胞的窄譜抗菌劑。PTLB和噬菌體共有的關(guān)鍵決定因素之一是受體結(jié)合域(RBP)，識別細(xì)胞表面特定的受體，如蛋白質(zhì)、多糖(脂多糖、莢膜多糖)，菌毛或鞭毛等結(jié)構(gòu)。R型PTLB的殺菌機(jī)制類似于肌尾噬菌體將DNA遞送到細(xì)胞內(nèi)的過程。R型PTLB的作用機(jī)制包括通過尾絲（tail fiber）中的RBP與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，導(dǎo)致尾鞘收縮；隨后，它通過尾針蛋白（tail spike）穿過細(xì)胞膜將內(nèi)核強(qiáng)行穿過宿主細(xì)胞膜。形成通道導(dǎo)致的離子流動，破壞了細(xì)胞膜內(nèi)的離子濃度梯度，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。F型不具有收縮的功能，因此不能直接穿透細(xì)胞膜，它們通過分泌某種單一粒子在細(xì)胞膜上形成通道，從而擾亂細(xì)胞呼吸和膜電位來殺死細(xì)菌。


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小結(jié)
PTLB是具有一定應(yīng)用潛力的抗菌物質(zhì)，也是研究的熱點(diǎn)方向。它們在細(xì)菌里面廣泛存在并且方便進(jìn)行基因工程改造。PTLB是不含噬菌體衣殼和遺傳物質(zhì)的，它們不是生命體，而是一種大分子蛋白類物質(zhì)。但是它們的殺菌機(jī)制與噬菌體識別和吸附宿主的過程類似，都有很強(qiáng)的特異性，因此也會存在一個宿主譜窄的問題。目前有關(guān)PTLB的研究還都停留在實(shí)驗(yàn)室水平，沒有臨床試驗(yàn)結(jié)果的支持。所以，具體未來前景如何，我們可以期待一下！