噬菌体尾状细菌素是细菌分泌的具有抗菌活性的高分子蛋白复合物，其中F型PTLB结构类似温和噬菌体的尾巴，由柔性、非收缩性的管状结构连接基板构成，但其杀菌机制此前并不明晰。monocin作为F型PTLB的代表，在20世纪60年代就已被发现，历史上用于细菌分型，但对其详细结构和作用机制的研究一直较为匮乏。

研究团队通过将11个结构基因和2个调节基因克隆到乳酸乳球菌中进行表达，利用密度梯度离心法纯化样品，借助冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了monocin的结构。整体上，monocin长约103nm，管径9.1nm，管腔宽2.4nm ，由帽（cap）、管（tube）、尖端（tip）和侧纤维（side fibers）等部分组成。其核心结构与TP901-1样噬菌体尾巴相似，有三条带有受体结合结构域的侧纤维连接到基板，用于宿主黏附。

图1 monocin核心分子排布状况

在monocin的核心组件中，尾管蛋白（TTP）FtbG形成22个堆叠的六聚体环，构成柔性管，其亚基具有保守的TTP折叠结构，且相邻层间存在的二硫键增强了尾巴的刚性。远端尾蛋白（DTP）FtbK的六聚体环为侧纤维提供附着位点，其结构差异决定侧纤维能否成功附着。基板枢纽蛋白（BHP）FtbL形成三聚体，封闭管腔并通过其刺突结构与其他组件相互作用。

侧纤维的组装和相互作用也十分复杂。侧纤维蛋白SFP-FtbN形成“鱼竿”和“三钩”结构，分别连接基板和受体结合蛋白（RBP）FtbP。FtbP的三聚体结构包含多个功能域，其C端的受体结合域负责识别宿主细胞受体。SFP-FtbO则通过与FtbP和基板的相互作用，稳定侧纤维结构，对monocin的抗菌活性至关重要。

基于这些发现，研究人员推测了F型PTLB诱导细胞死亡的潜在机制：侧纤维上的RBP识别并结合宿主细胞表面受体后，可能引发monocin尖端结构变化，在细菌细胞膜上形成功能性孔道，破坏细胞膜完整性，导致细胞死亡。但目前宿主细胞受体的具体身份以及受体结合后引发的结构变化细节仍有待进一步研究。

该研究不仅加深了人们对F型PTLB结构和功能多样性的理解，还为开发针对致病细菌的靶向抗菌疗法奠定了基础。未来，有望基于monocin的结构，设计出更高效、更具针对性的抗菌药物，对抗日益严重的细菌耐药问题，为人类健康提供新的保障。

参考文献：Gu Z, Ge X, Wang J. Structure of an F-type phage tail-like bacteriocin from Listeria monocytogenes. Nat Commun. 2025 Feb 16;16(1):1695. doi: 10.1038/s41467-025-57075-3. PMID: 39956822; PMCID: PMC11830787.