來(lái)自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校和休斯頓健康科學(xué)中心醫(yī)學(xué)院的研究人員報(bào)告稱(chēng)，他們首次觀(guān)察到了一種病毒感染大腸桿菌時(shí)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)變化,。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在1月10日的《科學(xué)》（Science)雜志上,。
為了感染細(xì)胞，病毒必須首先找到適合的細(xì)胞，然后再將其遺傳物質(zhì)射入到宿主中,。來(lái)自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的生物學(xué)教授Ian Molineux及同事,，在一種叫做T7的病毒中觀(guān)察了這一機(jī)械樣過(guò)程，并將之顯像,。
研究人員發(fā)現(xiàn),，當(dāng)病毒在尋找獵物之時(shí)，它會(huì)像觸須樣短暫地延伸,。通常情況下,，病毒會(huì)將六個(gè)超薄尾絲（tail fiber）其中的一個(gè)或兩個(gè)折疊在頭部的底部。然而一旦找到合適的宿主,，病毒的行為就會(huì)像星球探測(cè)車(chē)一樣,，延伸這些纖維，隨機(jī)游走在細(xì)胞的表面,，尋找最佳的感染位點(diǎn),。
在首選的感染位點(diǎn)，病毒會(huì)經(jīng)歷一次重大的結(jié)構(gòu)改變,，注射一些蛋白質(zhì)通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞膜,，為病毒遺傳物質(zhì)進(jìn)入宿主建立一條途徑。 在DNA注入后,，蛋白質(zhì)路徑崩塌,，感染細(xì)胞膜封閉。
Molineux 說(shuō)：“盡管其中許多的細(xì)節(jié)為T(mén)7所特有,，但整個(gè)過(guò)程完全改變了我們對(duì)于病毒感染細(xì)胞機(jī)制的認(rèn)識(shí),。”
例如，研究人員現(xiàn)在知道,，大部分的尾絲都是結(jié)合在病毒頭部,，而并非像從前認(rèn)為的那樣延伸。而處于結(jié)合和延伸狀態(tài)動(dòng)態(tài)平衡中的那些則是新的尾絲,。
Molineux說(shuō),，盡管從前就提出過(guò)噬菌體在細(xì)胞表面“游走”的觀(guān)點(diǎn)，他們的論文首次提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明情況確是如此,。
這也是第一次,，科學(xué)家們獲得病毒尾部延伸到宿主中（這一行為使得病毒能夠用DNA感染細(xì)胞）這一過(guò)程的真實(shí)圖像。
Molineux說(shuō)：“十多年前,，我最初猜測(cè)T7生成了一個(gè)延伸的尾部,。這是首次獲得確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)證實(shí)這一觀(guān)點(diǎn)，并提供了第一個(gè)關(guān)于其樣子的圖像,。”
研究人員利用遺傳學(xué)結(jié)合低溫電子斷層成像獲得了這一感染過(guò)程的圖像,。低溫電子斷層成像是一個(gè)與CT掃描類(lèi)似的過(guò)程,，但其可研究直徑為一根人類(lèi)頭發(fā)厚度千分之一的物體。(生物谷Bioon.com)
DOI: 10.1126/science.1231887
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PMID:
The Bacteriophage T7 Virion Undergoes Extensive Structural Remodeling During Infection
Bo Hu1, William Margolin2, Ian J. Molineux3,*, Jun Liu1,*
Adsorption and genome ejection are fundamental to the bacteriophage life cycle, yet their molecular mechanisms are not well understood. We used cryoelectron tomography to capture T7 virions at successive stages of infection of Escherichia coli minicells at ~4-nm resolution. The six phage tail fibers were folded against the capsid, extending and orienting symmetrically only after productive adsorption to the host cell surface. Receptor binding by the tail triggered conformational changes resulting in the insertion of an extended tail, which functions as the DNA ejection conduit into the cell cytoplasm. After ejection, the extended phage tail collapsed or disassembled, which allowed resealing of the infected cell membrane. These structural studies provide a detailed series of intermediates during phage infection.
