《Nature | 包装的噬菌体颗粒的结构和物理性质》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-13
  • 2024年3月6日,奥卢大学等机构的研究人员在Nature发表题为The structure and physical properties of a packaged bacteriophage particle的文章。

    限制在蛋白质衣壳内的一串核苷酸包含制造功能性病毒颗粒(病毒粒子)所需的所有指令。尽管蛋白质衣壳的结构在许多病毒物种中是已知的,但病毒基因组的三维组织大多没有通过实验探针。

    该研究报告了通过多分辨率模拟获得的HK97病毒粒子的全原子结构模型,包括其整个39,732个碱基对基因组。模仿包装马达的作用,基因组逐渐加载到衣壳中。然后通过提高分辨率的模拟来改进包装衣壳的结构,从而产生了一个完整的病毒粒子的2600万个原子模型,包括限制在衣壳内的水和离子。DNA包装通过环挤出机制发生,该机制产生不同的包装基因组结构,并赋予每个病毒颗粒单独的性状。多个微秒级的全原子模拟表征了包装基因组对衣壳结构、内部压力、静电以及水、离子和 DNA 扩散的影响,并揭示了衣壳在基因组上的结构印记。该方法可以推广以获得其他病毒物种的完整全原子结构模型,从而有可能揭示基因组-衣壳界面的新药物靶点。

相关报告
  • 《Nature | Gabija抗噬菌体系统的结构和激活机制》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-03-13
    • 2024年3月12日,武汉大学王隆飞及华中科技大学朱斌共同通讯在Nature 在线发表题为Structures and activation mechanism of the Gabija anti-phage system的研究论文, 原核生物进化出复杂的先天免疫系统来对抗噬菌体感染。Gabija是一种富含GajA和GajB两种成分的原核生物防御系统。GajA作为DNA内切酶,在ATP存在下是无活性的。 为了揭示Gabija系统如何被激活以抵抗噬菌体防御,该研究报道了它在五种状态下的冷冻电镜结构,包括apo GajA、与DNA复合物的GajA、与ATP结合的GajA、apo GajA-GajB和与ATP/Mg2+复合物的GajA-GajB。 GajA是一种菱形四聚体,其ATP酶结构域聚集在中心,Toprim结构域位于外围。ATP在ATP结构域的结合稳定了ATP结构域内的插入区域,使Toprim结构域处于封闭状态。当噬菌体耗尽ATP时,Toprim结构域打开以结合和切割DNA底物。与GajA对接的GajB被裂解的DNA激活,最终导致原核细胞死亡。总之,该研究呈现了Gajiba激活的机制景观。
  • 《Nature | 细菌共轭泛素样蛋白干扰噬菌体组装》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-19
    • 2024年7月17日,魏兹曼科学研究院的研究人员在Nature发表了题为Bacteria conjugate ubiquitin-like proteins to interfere with phage assembly的文章。 人类的一些免疫途径将泛素样蛋白与病毒和宿主分子结合,作为一种抗病毒防御手段。该研究探索了细菌的抗噬菌体防御系统,该系统由泛素样蛋白、泛素结合酶 E1 和 E2 以及去泛素酶组成。 研究人员发现,在噬菌体感染过程中,该系统会将泛素样蛋白与噬菌体中央尾纤特异性地结合在一起,尾纤是尾部顶端的一种蛋白质,对尾部组装以及识别目标宿主受体至关重要。感染后,编码这种防御系统的细胞会释放出部分组装的无尾噬菌体颗粒和完全组装的噬菌体颗粒的混合物,在完全组装的噬菌体颗粒中,中央尾纤被共价连接的类泛素蛋白阻塞。这些噬菌体的感染性严重受损,这就解释了防御系统是如何保护细菌种群免受噬菌体感染扩散的。该研究结果表明,类泛素蛋白的共轭作用是生命树中保留下来的一种抗病毒策略。