内溶素是噬菌体调节噬菌体与宿主种群动态平衡的有效武器？

1. lysA的两种结构构象（封闭、开放）

研究人员经过服务器预测以及实验证明，发现了lysA在无底物时为左边的封闭状态（无活性）；反之lysA在有底物时为右边的开放状态（有活性）（图1A）。

图1 lysA的两种结构构象

2、CTD介导的LysA在调控D29生命周期的各个阶段的重要性

左图 lysA介导的噬菌体D29裂解周期的调控：

如图2左边的A1图，噬菌体A1附着于宿主细胞表面，随后插入噬菌体DNA，开始裂解周期。B图，噬菌体DNA在宿主细胞内复制，然后转录和翻译噬菌体基因，合成噬菌体子代所需的噬菌体蛋白。为了释放新组装的病毒粒子，噬菌体编码内溶素lysA， lysA以宿主肽聚糖（PG）层为靶点。C1图， lysA以无活性状态(封闭构象)分泌，在宿主细胞质内积累，并缓慢定位到细胞周质空间靶向宿主PG层。 D1图， CTD对宿主PG的识别诱导lysA的构象从无活性的封闭构象转变为活跃的开放构象，允许催化结构域进入宿主PG，最终导致宿主细胞裂解。CTD介导的lysA结构调节抑制宿主细胞的快速裂解。 E1图 ，由于lysA结构的调节，宿主细胞裂解的速度适中，使噬菌体能够利用宿主的携带能力，达到最大的爆发大小。lysA在宿主裂解后恢复无活性构象的能力抑制了邻近未感染细胞的外源靶向。

右图 lysAΔCTD介导的噬菌体D29裂解周期的调控：

A2图，噬菌体A2附着于宿主细胞表面，随后插入噬菌体DNA，开始裂解周期。B图，噬菌体DNA在宿主细胞内复制，然后转录和翻译噬菌体基因，合成噬菌体子代所需的噬菌体蛋白。为了释放新组装的病毒粒子，噬菌体编码lysA或lysAΔctd, lysA以宿主肽聚糖层（PG）层为靶点。 C2图， lysAΔctd由于CTD缺失导致内溶素封闭构象的破坏而以开放活性形式分泌;这导致蛋白质没有在细胞质积累。 D2图，由于lysAΔctd已经活跃，它诱导宿主细胞快速裂解。 E2图，由于lysA缺乏结构调节，宿主细胞快速裂解导致破裂大小急剧减少。lysAΔctd在宿主裂解后无法实现无活性构象，导致邻近未感染细胞的外源靶向，从而影响噬菌体的连续繁殖。

图2 CTD介导的LysA调控D29生命周期的各个阶段的机制图

参考来源：

air G, Jain V. An intramolecular cross-talk in D29 mycobacteriophage endolysin governs the lytic cycle and phage-host population dynamics. Sci Adv. 2024 Feb 9;10(6):eadh9812. doi: 10.1126/sciadv.adh9812