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病毒如何感染细菌

2019-01-22 10:48:37 • 来源：

噬菌体是感染细菌的病毒。EPFL科学家使用最先进的工具描述了噬菌体用于破坏细菌表面的百万个原子“尾巴”。这一突破对科学和医学产生了重大影响，因为噬菌体广泛用于研究。为了感染细菌，大多数噬菌体都使用“尾巴”刺穿并刺穿细菌膜，使病毒的遗传物质通过。最复杂的尾部由围绕管的收缩护套组成，该管类似于纳米级的拉伸螺旋弹簧。当病毒附着在细菌表面时，鞘收缩并驱动管穿过它。所有这一切都由尾部末端的一百万个原子底板结构控制。EPFL科学家现在以原子细节展示了底板如何通过尾鞘的收缩协调病毒与细菌的附着。这一突破成为了大自然的封面，对科学和医学具有重要意义。

病毒如何感染细菌

噬菌体广泛分布在这个星球上。它们随处可见细菌 - 土壤，水，温泉，藻华，动物肠等 - 并对细菌种群的多样性产生巨大影响，包括例如人体肠道的微生物组。噬菌体也是遗传学和分子生物学中不可或缺的工具，甚至被开发为抗生素的替代品。然而，这些病毒附着于宿主细胞并传递其遗传物质的机制仍然知之甚少。

EPFL的Petr Leiman实验室现已创建了噬菌体底板转化的详细原子级模型，这是一种重要的结构，可控制噬菌体发现其靶细菌并附着于其上的能力，收缩它的尾巴并注入其脱氧核糖核酸。整个底板 - 尾管复合物由一百万个原子组成，由145种15种不同蛋白质组成，其中大多数必须从头开始建模。为此，Leiman的实验室使用了巴塞尔大学的细胞成像和纳米分析中心(C-CINA)的最先进设备以及EPFL高性能计算部门的计算资源。

科学家们还能够在底板中识别出一组最小的分子成分，它们像微型齿轮一样协同工作，以控制病毒尾部的活动。这些组件和潜在的功能机制在许多病毒甚至细菌中是相同的，这些病毒使用类似的尾状结构将毒素注入相邻细胞。

“这些研究结果对于我们理解这些可收缩的尾状系统如何工作非常重要，”雷曼说。“但他们也为可以在原子水平上描述的生物系统的复杂性设定了基准。” 人体内含有的细菌几乎与人体细胞一样多(30-40万亿)，人体肠道微生物群可能成为未来个性化医疗的重要目标。“很明显，我们需要了解这些细菌相互作用的详细机制以及噬菌体如何参与这些相互作用。”

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