噬菌体80a颈部结构的解析

这项研究利用冷冻电镜技术，成功解析了金黄色葡萄球菌噬菌体80a颈部的高分辨率结构。研究发现，噬菌体80a的颈部由多个蛋白质组成，包括十二聚体的通道蛋白（HTCP）、六聚体的头尾连接蛋白（HTJP）、尾终止蛋白（TrP）和主要尾蛋白（MTP）。这些蛋白质共同构成了一个复杂的通道，用于DNA的传输和保护。

图1. SaPl1颈部的结构。

头尾连接蛋白（HTCP）的结构和功能

HTCP是位于颈部顶端的一个十二聚体蛋白，它直接与头部的通道蛋白（PP）相互作用。HTCP的结构由一个短的N端α螺旋和三个较长的α螺旋组成，这些α螺旋通过β发夹结构连接。HTCP的α螺旋形成了一个外环，而β发夹则构成了颈部内管的内壁，这是颈部最狭窄的部分。HTJP是位于HTCP下方的一个六聚体蛋白，它在噬菌体组装过程中起到关键作用。HTJP的结构类似于经典的尾管蛋白（TTP）折叠，由一个七股β折叠片和两个延伸的环组成。HTJP的顶部插入HTCP的β发夹结构中，而其底部则与TrP相互作用。

尾终止蛋白（TrP）的作用

TrP是位于HTJP下方的另一个六聚体蛋白，它在尾部的组装过程中起到终止作用。TrP的结构由一个四股β折叠片和两个α螺旋组成，其β折叠片提供了一个负电荷表面，与MTP的内壁相连。

DNA、TCP和TMP的结构与功能

在噬菌体80a的颈部结构中，DNA被清晰地解析出来，它从头部的通道蛋白（PP）延伸至HTCP的β发夹结构处，并被TCP所阻断。这一发现揭示了DNA在噬菌体组装过程中的传输路径。

尾完成蛋白（TCP）位于颈部的内部，它与TMP的N端相互作用，形成一个紧密的五股β折叠片。TCP的结构由一个弯曲的N端α螺旋、一个扩展的环和一个C端α螺旋组成。TCP的存在可能在噬菌体的头尾连接和DNA释放过程中发挥重要作用。

量带蛋白（TMP）是一种大型蛋白质，它定义了噬菌体尾部的长度。在噬菌体80a的颈部结构中，TMP的N端与TCP相互作用，而其C端则与尾部的尖端蛋白（Tal）相互作用。TMP不仅参与尾部的组装，还可能在DNA释放过程中起到引导作用。。

关键发现

1、利用冷冻电镜技术，首次以高分辨率解析了金黄色葡萄球菌噬菌体80a颈部的详细结构。这一结构包括了头尾连接蛋白（HTCP）、头尾连接蛋白（HTJP）、尾终止蛋白（TrP）和主要尾蛋白（MTP）等关键组分，揭示了这些蛋白质如何相互作用并形成颈部的复杂结构。

2、清晰地展示了噬菌体80a颈部内部的DNA结构，揭示了DNA从头部的通道蛋白（PP）延伸至HTCP的β发夹结构处，并被尾完成蛋白（TCP）阻断。这一发现表明，DNA在噬菌体组装过程中被精确地定位和保护，为理解噬菌体的DNA包装和释放机制提供了重要线索。

3、首次解析了尾完成蛋白（TCP）和量带蛋白（TMP）的结构细节。TCP位于颈部内部，与TMP的N端形成紧密的相互作用，这种相互作用对于尾部的组装和DNA的传输至关重要。TMP不仅定义了尾部的长度，还在DNA释放过程中可能起到引导作用。这些发现填补了噬菌体研究领域中关于TCP和TMP的结构和功能的空白。

未来展望与应用潜力

这项研究通过解析噬菌体80a颈部的高分辨率结构，揭示了DNA、TCP和TMP的详细组织方式，为理解噬菌体的组装和感染机制提供了新的视角。未来，这些发现有望帮助科学家开发出基于噬菌体的新型抗菌疗法，以应对日益严重的细菌耐药性问题。

参考来源：

Kizziah J L, Mukherjee A, Parker L K, et al. Structure of the Staphylococcus aureus bacteriophage 80α neck shows details of the DNA, tail completion protein, and tape measure protein[J]. Structure, 2025.