292: φX174 YES复合物（PhiX174 YES Complex）

Author: David S. Goodsell Translator: 于 健（PDBj）

由 MraY（蓝色）、φX174 E 蛋白（橙色）和 SlyD（绿色）组成的 YES 复合物。细菌内膜以灰色示意。
由 MraY（蓝色）、φX174 E 蛋白（橙色）和 SlyD（绿色）组成的 YES 复合物。细菌内膜以灰色表示。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

噬菌体（细菌噬菌体，bacteriophage）是细菌的天敌，它们与细菌表面结合并注入自己的基因组。这种基因组通常是单链 DNA，它会指导制造出许多新的噬菌体拷贝，这些拷贝会冲出细胞，然后杀死细胞。噬菌体在环境中无处不在，大多数细菌都有不同类型的噬菌体对其进行攻击。例如，T4和φX174（phiX174），这两种已被深入研究的噬菌体都会攻击大肠杆菌。

破鞘而出

一旦噬菌体在细胞内繁殖，它们就面临着 "如何脱身"的难题。细菌细胞通常被一层肽聚糖（peptidoglycan，由蛋白质和糖链组成的坚韧网络）所包围。因此，噬菌体需要蛋白质来破坏这层保护膜。噬菌体 T4 使用 溶菌酶（lysozyme）来裂解肽聚糖链。另一方面，噬菌体 φX174 会制造一种名为蛋白 E（protein E）的小蛋白，这种蛋白会阻断构建肽聚糖鞘的形成机制。

对蛋白质 E 说 "YES"

PDB ID 8g02的结构显示了蛋白质 E 的工作原理。蛋白质 E 与MraY结合，而MraY是一种在肽聚糖合成过程中发挥核心作用的细菌酶：MraY将肽聚糖的小前体附着在脂质转运体上，使其他蛋白质很容易将小前体转运到细胞外部，并将其附着到正在生长的肽聚糖链上。蛋白 E 通过与 MraY 结合并覆盖活性位点，阻止了这一过程。蛋白 E 还能吸引第二种蛋白--伴侣蛋白 SlyD，从而进一步阻断 MraY 的活性位点；包含 MraY、蛋白质 E 和 SlyD 的整个复合物被称为 YES 复合物（YES complex）。

噬菌体疗法

噬菌体能杀死细菌，从而帮助治疗感染。噬菌体疗法已经使用了一个多世纪，从 1919 年用噬菌体治疗痢疾（dysentery）开始，但在发现青霉素（盘尼西林，penicillin）等抗生素后，西医就不再使用噬菌体疗法了。抗生素的最大优点是易于使用，而且通常针对多种细菌。然而，近年来抗生素耐药细菌的出现使人们对噬菌体疗法重新产生了兴趣，这种疗法可以为无有效抗生素的感染提供一种有效的替代疗法。

DNA 注射

φX174 H 蛋白的管状结构域。
φX174 H 蛋白的管状结构域。 高质量的TIFF图片可以从这里获得。

噬菌体感染的第一阶段也会给细菌细胞壁带来问题：许多噬菌体（如 T4）都有复杂的尾部，能与细菌表面结合并通过细胞壁注入 DNA。另一方面，φX174 使用了一种更简单的方法：它编码一种蛋白质，这种蛋白质在最后一刻组装成管状，形成一个足够大的通道，令 DNA 穿过细胞壁注入其中。PDB ID 4jpp 的结构包含形成管状结构的蛋白质部分。

探索结构

YES 复合物和抗生素

显示方式: 静止图像

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许多抗生素会攻击制造肽聚糖涂层的细菌酶。例如，青霉素能阻断将前体连接在一起形成网状结构的酶。天然抗生素穆雷霉素D2（muraymycin D2）与 MraY（PDB ID 5ckr）结合并阻断活性位点，φX174 的 E 蛋白也是如此。点击图下按钮切换到交互式可操作图像，详细查看这两种结构。

进一步的讨论议题

  1. 在 "Exploring the Structural Biology of Viruses"（探索病毒的结构生物学）中有关噬菌体和其他病毒的更多信息。
  2. PDB-101 中的材料提供了对抗生素耐药性的生物学知识和结构的深入了解。

参考文献

  1. 8g02 Orta, A.K., Riera, N., Li, Y.E., Tanaka, S., Yun, H.G., Klaic, L., Clemons Jr., W.M. 2023 The mechanism of the phage-encoded protein antibiotic from Phi X174. Science 381 eadg9091-eadg9091
  2. Strathdee, S.A., Hatfull, G.F., Mutalik, V.K., Schooley, R.T. 2023 Phage therapy: From biological mechanisms to future directions. Cell 186 17-31
  3. 5ckr Chung, B.C., Mashalidis, E.H., Tanino, T., Kim, M., Matsuda, A., Hong, J., Ichikawa, S., Lee, S.Y. 2016 Structural insights into inhibition of lipid I production in bacterial cell wall synthesis. Nature 533 557-560
  4. 4jpp Sun, L., Young, L.N., Zhang, X., Boudko, S.P., Fokine, A., Zbornik, E., Roznowski, A.P., Molineux, I.J., Rossmann, M.G., Fane, B.A. 2014 Icosahedral bacteriophage Phi X174 forms a tail for DNA transport during infection. Nature 505 431-435

本文是由RCSB PDB的PDB-101提供的《当月的分子》2024年4月的文章的中文翻译。请参考我们的条款和条件页面。

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