新型“钥匙-锁”结构破解O157噬菌体PP01专一性之谜！

2.1 Å晶体结构揭示“PGII三明治”保守骨架与可变环

该研究在大肠杆菌中表达sfGFP-gp38RBD融合蛋白，获得P43212空间群晶体，解析度2.1 Å。结构显示gp38核心为poly-glycine II（PGII）螺旋堆叠而成的“三明治”，5条受体识别环（A-E）向外延伸，与Salmonella噬菌体S16 gp38高度重叠（RMSD 1.43 Å），提示T2类尾丝RBD存在保守折叠框架。

光交联“捕”接触点：Gly208×loop-5、Tyr230×loop-7

研究在gp38RBD 19个位点引入光敏非天然氨基酸pBPA，分别与O157膜组分UV交联。SDS-PAGE捕获62.1 kDa交联带；LC-MS/MS鉴定：Gly208（loop-D）交联OmpC-Ser225/Pro226（loop-5），Tyr230（loop-E）交联OmpC-Val304-Arg308（loop-7）交联肽段CSM≥12，证实两条环直接对接OmpC外侧凸环。

OmpC“GVIN”四肽是O157专属“钥匙孔”

O157-OmpC loop-7含303-GVIN-306插入，K12缺失。构建ΔGVIN突变株，PP01吸附率降至<1%， plaque消失；将GVIN移植至K12 loop-7即可让PP01高效感染（EOP≈WT）。单残基删除显示Asn306、Gly307为“门槛”残基，Pro306突变同样阻断感染，表明主链构象与侧链极性共同决定门控。

loop-B远程调控：Y159决定LPS糖识别

构建C端分段嵌合gp38，发现158-170区（loop-B）必不可少。点突变筛选显示Y159A完全失活；K168N、Y169G活性下降，且表型与O157 LPS截短株ΔwaaJ/ΔwaaI一致。结构叠加提示Lys168/Tyr169与LPS核心糖靠近，推测loop-B通过“糖接触”微调tail fiber角度，辅助loop-E精准落位。

图1. PP01噬菌体gp38 RBD的结构

关键发现

1、2.1 Å晶体结构揭示gp38RBD采用保守“PGII三明治”骨架，5条外凸环（A-E）决定受体选择。

2、O157-OmpC独有的303-GVIN-306四肽是PP01感染的“门控”序列，缺失或单残基Pro306突变即彻底阻断吸附。

3、loop-B/LPS糖形成“第二触点”，Y159A、K168N/Y169G与LPS截短株表型一致，证明尾丝通过“中心裂缝+外围糖”双重校对实现超高专一性。

未来展望与应用潜力

本研究首次原子级解析噬菌体PP01尾丝gp38与大肠杆菌O157受体OmpC的“钥匙-钥匙孔”互作模式，锁定loop-E嵌入loop-7/5疏水裂缝、GVIN四肽决定宿主边界、loop-B/LPS糖辅助校准的三步识别机制；该模型可直接指导在Tyr230、Ala228及GVIN位点进行精准编辑，实现K12↔O157等宿主谱的快速切换，为构建针对耐药E. coli、Shigella或Salmonella的模块化工程噬菌体、抗菌喷雾或食品链干预制剂提供即用型设计模板，并奠定T2类噬菌体受体重编程的通用技术平台。

参考来源：Terasaki H, Zdravković A, Niwa T, et al. Structural and functional insights into the interaction between a PP01 phage gp38 tail fiber tip and an Escherichia coli OmpC receptor[J]. mBio, 2026: e02110-25. 10.1128/mbio.02110-25