研究人员通过高分辨率结构分析，揭示了Sf14衣壳、颈部以及尾部和基板的详细结构，发现其衣壳上存在两种不同的装饰蛋白和两种长尾纤维，这一发现为深入探究噬菌体结构-功能关系及结构多样性提供了重要依据。

图1. Sf14病毒颗粒的衣壳和装饰蛋白

噬菌体Sf14的结构特征

噬菌体Sf14具有一个直径约820 Å的球形二十面体衣壳，连接着一条长约1205 Å、平均直径约235 Å且在基板处扩展至315 Å的长收缩尾。除了典型的病毒粒子，Sf14制备中还包含大量空衣壳，这些空粒子可能因衣壳不稳定而失去基因组，而非自发喷射或传递至宿主细胞。研究人员仅使用含有基因组的粒子进行重建，以确定病毒粒子的结构。

Sf14衣壳结构显示其具有T = 9对称性，存在两种六聚体，分别位于3重和准3重对称轴上。与其他T = 9噬菌体类似，Sf14衣壳表面粗糙，存在两种装饰蛋白：gp33和gp20。gp33以三聚体形式围绕每个六聚体，形成类似“锁子甲”的结构，可能有助于衣壳稳定性；gp20则位于准3重六聚体中心，结构与T4噬菌体的Hoc蛋白相似，可能参与环境感应或粒子聚集等功能。此外，Sf14颈部包含一套十二聚体的通道蛋白复合体和两组方向相反的触须，尾部具有两种长尾纤维，可能识别不同受体，其尾结构整体与Mu样病毒相似，但存在一些独特性质，如更长的尾纤维和尾针上的帽状结构。

装饰蛋白与尾纤维的结构及功能推测

Sf14的两种装饰蛋白gp33和gp20结构独特，可能具有不同功能。gp33单体主要由环组成，包含五个β-折叠片、一个α-螺旋和两个螺旋转角，其结构和组织类似于传统的β-郁金香基序，如λ噬菌体的gpD等。而gp20则与T4噬菌体的Hoc蛋白相似，预测包含三个免疫球蛋白样（Ig样）结构域，可能像T4 Hoc一样促进粒子聚集。Sf14的两种尾纤维蛋白gp52和gp53分别长约430 Å和630 Å，与Mu噬菌体的尾纤维相似，但Sf14的尾纤维似乎由单一蛋白构成，而非Mu噬菌体的尾纤维蛋白和分子伴侣蛋白组合。gp53的结构域与T7尾刺gp17的C末端相似，可能识别宿主的脂多糖；gp52含有C24样结构域，可能与T4长尾纤维的受体结合尖端有结构相似性，但其结合位点可能更靠近纤维中部而非尖端。

噬菌体Sf14的进化与结构多样性

基于同源性和系统发育分析，Sf14可能是多次水平基因转移事件的产物。其结构特征表明，Sf14融合了多种噬菌体的结构特点，如λ样和T4样的装饰蛋白、HK97样的衣壳和通道蛋白、T4/Mu样的尾纤维、Mu样的基板以及P2样的尾针。这种独特的结构组合可能源于噬菌体基因与宿主细菌前噬菌体基因之间的重组。Sf14的结构研究不仅丰富了我们对噬菌体结构多样性的认识，也为理解噬菌体的进化和功能提供了新的视角。

关键发现

1、噬菌体Sf14具有一个直径约820 Å的球形二十面体衣壳，其衣壳表面存在两种不同的装饰蛋白，分别是gp33和gp20。gp33以三聚体形式围绕每个六聚体，形成类似“锁子甲”的结构，可能有助于衣壳稳定性；gp20则位于准3重六聚体中心，结构与T4噬菌体的Hoc蛋白相似，可能参与环境感应或粒子聚集等功能。这种同时具有两种不同类型装饰蛋白的结构在噬菌体中较为罕见。

2、噬菌体Sf14的尾部具有两种长尾纤维，分别为gp52和gp53，长度分别约为430 Å和630 Å。这两种尾纤维可能识别不同的受体，从而影响噬菌体的宿主范围和感染能力。此外，Sf14的尾部结构整体与Mu样病毒相似，但存在一些独特性质，如更长的尾纤维和尾针上的帽状结构。

3、基于同源性和系统发育分析，Sf14可能是多次水平基因转移事件的产物。其结构特征表明，Sf14融合了多种噬菌体的结构特点，如λ样和T4样的装饰蛋白、HK97样的衣壳和通道蛋白、T4/Mu样的尾纤维、Mu样的基板以及P2样的尾针。这种独特的结构组合可能源于噬菌体基因与宿主细菌前噬菌体基因之间的重组，为研究噬菌体的进化提供了新的线索。

未来展望与应用潜力

未来的研究可以进一步探索Sf14装饰蛋白和尾纤维的具体功能，以及它们在噬菌体感染过程中的作用机制。此外，还可以深入研究Sf14的进化历程，揭示其独特结构组合的形成过程和潜在优势。这些研究将有助于我们更好地理解噬菌体的生物学特性，为开发新型噬菌体疗法和生物技术应用提供理论基础。

参考来源：

Subramanian S, Kerns H R, Braverman S G, et al. The structure of Shigella virus Sf14 reveals the presence of two decoration proteins and two long tail fibers[J]. Communications Biology, 2025, 8(1): 222.