科学家揭示了复杂噬菌体的分子结构

　　第一次，具有柔性尾巴的全尾病毒的分子结构以前所未有的细节得到了解决。

　　

“病毒”这个词通常与负面含义联系在一起。然而，重要的是要注意并不是所有的病毒都是有害的。事实上，有许多病毒生活在我们的体内，对我们的健康起着重要的作用。一个例子是噬菌体，一种感染细菌的病毒，可以用来控制细菌感染。

众所周知，这些病毒具有更复杂的形状，以前还没有在原子水平上进行过详细的研究。它们可以被改造以更好地适应人类利益的应用，例如提供抗生素使用的替代品。

冲绳科学技术研究所(OIST)的科学家与莫斯科和深圳密歇根州立大学以及台湾中央研究院的国际合作者一起研究了tequintavirus(也称为t5样噬菌体)的分子结构，以了解这些病毒在分子水平上是如何组织的。T5病毒是一种非包膜病毒，其头部呈二十面体形状，含有病毒DNA，其不可收缩的柔性尾巴作为将DNA注射到细菌宿主细胞的通道。

科学家们获得了病毒所有结构成分的原子模型。这是首次在如此详细的水平上完整地揭示具有柔性尾巴的尾部病毒。他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上，为未来研究这些病毒的感染机制奠定了基础。

“为了有效地设计和修改这些病毒以达到特定目的，我们必须了解它们在原子水平上的组织结构以及它们感染目标细菌的机制。由于这些原因，我们决定使用低温电子显微镜在高分辨率下观察DT57C噬菌体的整体，”分子低温电子显微镜部门负责人Matthias Wolf教授解释说。

利用噬菌体治疗农作物、鱼类养殖和其他领域的细菌感染的噬菌体疗法的研究人员可以从这项研究的结果中受益。沃尔夫教授补充说:“我们获得的结构知识可以使噬菌体的工程设计提高杀死这些细菌病原体的能力。”

这是否意味着噬菌体是“好”病毒?该研究论文的主要作者拉斐尔·阿亚拉博士解释说，这些病毒在对我们有益时是“好的”，在对我们有害时是“坏的”，就像细菌一样。

噬菌体如何造福我们的一个例子是它们在基因治疗中的应用。“将基因分配给细胞的一种方法是将它们放入经过两种方式修改的人类病毒中，第一种方式是不引起疾病，第二种方式是携带你想要引入的基因来治疗特定疾病。通过这种方式，病毒被用作引入治疗方法的载体，”阿亚拉博士说。

这项研究的主要挑战之一是通过电子显微照片详细地重建整个噬菌体，而不仅仅是它的一些组成部分。DT57C噬菌体包括头部、颈部、尾部和尾部末端的底板。这些组件中的许多都是灵活的，可以自由移动，这使得很难详细地可视化它们的分子结构，就像很难给快速移动的物体拍一张好照片一样。

为了解决这个问题，研究人员开发了新的方法，他们计划将其应用于其他形状复杂的病毒。阿亚拉博士解释说:“我们必须想出新的方法来解决我们遇到的问题，我们相信，这项研究中开发的方法将引起许多研究病毒的研究人员的兴趣。”“噬菌体疗法是一个活跃的研究领域，我们很有可能在有生之年看到这些治疗方法。”

利用病毒修饰细菌是一个令人感兴趣的巨大领域，因为细菌是许多自然和工程过程的核心，包括营养循环、共生、生物修复(细菌用于清理环境污染物)和食品生产。这项研究将有助于设计病毒来对抗影响人类、植物和其他生物体的细菌性疾病。