解码噬菌体尾纤维/刺突蛋白：对抗耐药菌的新策略！

噬菌体尾纤维/刺突蛋白的功能域研究

研究团队对204株鲍曼不动杆菌噬菌体的313个尾纤维/刺突蛋白进行了全面分析，识别出32个功能域。这些功能域分为两类：与多糖降解相关的酶活性功能域，如类果胶裂解酶域（PLD）、噬菌体尾刺中间域（PTMD）、转糖苷酶域（TGD）和SGNH水解酶域（SHD）；以及与受体结合相关的功能域，如四种类型的噬菌体尾纤维/刺突蛋白的吡咯菌素_旋钮域（PKD）和G3DSA:2.60.40.3940域。

图1. 含 PLD 的尾纤维/刺突蛋白的结构和序列分析。

酶活性功能域的结构与进化

PLD是研究中最主要的酶活性功能域，其结构高度保守，呈现右手平行β-螺旋拓扑结构。尽管PLD的序列高度多样，但其结构稳定性对于维持酶活性至关重要。PTMD包含与PLD相似的β-螺旋结构，且与PLD一样与多糖降解密切相关。TGD和SHD则分别通过催化糖苷键和酯键的水解，参与细菌多糖的降解。这些酶活性功能域的发现揭示了噬菌体如何通过多种策略降解细菌的保护性多糖，从而实现感染。

受体结合功能域的多样性

研究发现四种类型的PKD，每种类型都具有独特的β-折叠和α-螺旋配置，且潜在的受体结合位点主要位于α-螺旋区域。这些PKD类型与特定的噬菌体属密切相关，例如Obolenskvirus属和Autographiviridae家族。此外，G3DSA:2.60.40.3940域在结构上表现出较小的变化，主要存在于Obolenskvirus属的噬菌体中。研究还发现了一种新的Obo-β-折叠结构，可能作为潜在的受体结合域。

关键发现

1、与多糖降解相关的酶活性功能域（如PLD、PTMD、TGD和SHD）在序列上表现出高度多样性，但在结构上保持高度保守性。以PLD为例，尽管其序列在不同噬菌体中差异显著，但其右手平行β-螺旋结构在进化中高度保守，这对于维持酶的活性至关重要。这种结构与功能的关联表明，尽管噬菌体需要适应不同宿主的多糖结构，但其核心催化结构始终保持稳定。

2、研究识别出四种类型的吡咯菌素_旋钮域（PKD），每种类型都具有独特的β-折叠和α-螺旋配置，且潜在的受体结合位点主要位于α-螺旋区域。这些PKD类型与特定的噬菌体属密切相关，例如Obolenskvirus属和Autographiviridae家族。此外，还发现了一种新的Obo-β-折叠结构，可能作为潜在的受体结合域。这些发现表明，受体结合功能域的多样性使得噬菌体能够适应多种宿主表面受体，从而实现高效的宿主识别。

3、特定的功能域与噬菌体的分类密切相关。例如，PLD主要存在于Autographiviridae家族的Friunavirus属中，而G3DSA:2.60.40.3940域则主要存在于Obolenskvirus属的噬菌体中。这种分布模式揭示了噬菌体在进化过程中对特定宿主的适应性，同时也为基于噬菌体分类的治疗策略提供了理论依据。

未来展望与应用潜力

本研究通过深入解析噬菌体尾纤维/刺突蛋白的功能域结构特征，为开发新型噬菌体治疗手段提供了重要参考。这些发现不仅有助于优化噬菌体或其尾纤维/刺突蛋白的靶向性，还为开发针对耐药菌的新型抗菌疗法提供了新的思路。未来，这种基于噬菌体的治疗策略有望进一步拓展到其他耐药菌的治疗中，为应对全球耐药菌挑战提供新的解决方案。

参考来源：

Liu S, Lei T, Tan Y, et al. Discovery, structural characteristics and evolutionary analyses of functional domains in Acinetobacter baumannii phage tail fiber/spike proteins[J]. BMC microbiology, 2025, 25: 73.