结核分枝杆菌噬菌体Bxb1的结构与感染奥秘

结核病是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）引起的慢性传染性疾病，长期以来一直是全球公共卫生领域的重要挑战。随着抗生素的广泛使用及滥用，耐药性结核菌株的出现极大地威胁了传统治疗方案的效果，迫使我们迫切需要开发新的治疗策略。在这种背景下，噬菌体疗法作为一种替代方案，受到了越来越多的关注。2025年4月15日，发表在Cell杂志的文章《Structure and infection dynamics of mycobacteriophage Bxb1》提供了结核杆菌噬菌体Bxb1的结构和感染机制的新视角，为噬菌体疗法的开发提供了理论基础。

Bxb1 是一种温和噬菌体，能够感染包括Mycobacterium smegmatis在内的结核分枝杆菌属微生物。其基因组为双链DNA，且拥有一个长且灵活的尾部，形态上与结核杆菌噬菌体L5和D29具有相似性。Bxb1可通过溶源性周期将其基因组整合到宿主的染色体中，形成稳定的溶源菌株。

研究团队采用了单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）和冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术对Bxb1噬菌体的结构进行了高分辨率成像。这些技术能够在接近原子分辨率的尺度上观察冷冻的生物样本，捕捉到噬菌体在感染过程中多个关键时刻的结构变化，包括噬菌体与细菌表面的结合及DNA注入过程。

研究表明，Bxb1噬菌体与其他噬菌体在DNA注入机制上存在显著差异。不同于其他噬菌体通过形成孔道直接注入DNA，Bxb1采用了独特的注入方式，未在宿主膜上形成可见的通道。这一发现表明，结核分枝杆菌的噬菌体可能具有独特的基因组转运机制，为深入理解噬菌体与宿主之间的相互作用提供了新的线索。

研究中揭示，当Bxb1噬菌体的尾部与宿主细胞结合时，尾部的结构发生了显著的动态变化。这种动态性反映了噬菌体与细菌细胞膜的交互作用，并且表明感染过程是一个涉及多个分子机制的动态事件，而非静态的简单结合。

研究者成功重建了Bxb1噬菌体的原子级结构模型，包括衣壳和尾管亚基的排列方式，以及与宿主细胞膜相互作用的关键区域。通过这种高精度的结构重建，科学家能够更加深入地理解Bxb1的分子组成，为未来进一步研究其功能提供了精确的基础。

该研究为噬菌体疗法的发展提供了重要的结构性支持。通过对Bxb1噬菌体感染机制的深入解析，科研人员能够为筛选和设计针对结核分枝杆菌的噬菌体提供理论依据，提高疗法的特异性和治疗效果，从而为应对耐药性结核病开辟新的治疗途径。这项研究不仅加深了对Bxb1噬菌体的理解，也为研究其他结核杆菌噬菌体的相互作用提供了有益的参考。通过对不同噬菌体的结构和功能研究，能够揭示噬菌体与结核分枝杆菌之间复杂的分子相互作用网络，这对深入了解结核分枝杆菌的生物学特性具有重要意义。

参考文献：doi: 10.1016/j.cell.2025.03.027