清華新聞網2月18日電 細菌素（Bacteriocins）是細菌分泌的一類具有殺菌活性的蛋白質,，不僅在微生物競爭中發(fā)揮重要作用,，也具有作為抗生素替代物的潛力。其中,，噬菌體尾樣細菌素（PTLBs）因結構與噬菌體尾部高度相似而備受關注。F型PTLBs與長尾噬菌體的尾部同源,，且都具有柔性,、不可收縮的管狀結構，但這一類細菌素具體的分子組裝和殺菌機制長期未明。Monocin是一種代表性的F型噬菌體尾樣細菌素,，由李斯特菌屬（Listeria）微生物產生,，對常見食源性致病菌單核細胞增生李斯特菌（Listeria Monocytogenes）具有特異性殺傷作用，對其結構-功能的理解有助于開發(fā)新型抗菌藥物,。
2月16日,，清華大學生命科學學院/北京生物結構前沿研究中心王佳偉課題組在《自然·通訊》（Nature Communications）上發(fā)表了題為“一種單核細胞增生李斯特菌來源的F型噬菌體尾樣細菌素的結構”（Structure of an F-type Phage Tail-Like Bacteriocin from Listeria monocytogenes）的研究論文。研究解析了單核細胞增生李斯特菌產生的F型噬菌體尾部樣細菌素Monocin的高分辨率冷凍電鏡結構,，首次揭示了這一類抗菌蛋白復合物的結構組裝細節(jié),，為理解其殺菌機制及開發(fā)新型抗菌療法提供了關鍵科學依據。
研究團隊通過基因工程手段在乳酸乳球菌中表達了Monocin的11個結構基因及2個調控基因,，并利用冷凍電鏡技術解析了其原子結構,。盡管Monocin整體結構柔性較高，但團隊通過分段解析策略,，分別獲得了近側“帽區(qū)”（Cap）,、遠側“尖端”（Tip）及“側纖維”（Side Fiber）區(qū)域的高分辨率結構，并成功構建了完整的分子模型（圖1）,。
圖1.Monocin的結構
Monocin全長約103納米,，由22個六聚體環(huán)狀主要尾部蛋白（TTP-FtbG）螺旋狀堆疊形成柔性管狀核心，相鄰環(huán)的FtbG由二硫鍵連接,。尾管近側由終止蛋白（TrP-FtbF）六聚體封閉形成帽區(qū),，遠側則由基板樞紐蛋白（BHP-FtbL）三聚體封閉并形成尾刺，并通過遠側尖端蛋白（DTP-FtbK）三聚體連接的“釣竿-三鉤”復合體（FtbN三聚體）與側纖維結合,。
側纖維中,，FtbP蛋白三聚體末端的受體結合域（RBD）可精準錨定宿主細胞。側纖維的另一組分FtbO蛋白三聚體通過鐵離子配位穩(wěn)定結構,。實驗表明,，截短或刪除FtbO不影響Monocin整體的結構組裝，但會破壞其殺菌活性（圖2）,，表明FtbO可能在殺菌過程中發(fā)揮重要功能,。
圖2.Monocin的組裝與功能
清華大學生命科學學院/北京生物結構前沿研究中心王佳偉副教授和生命科學學院2020級博士畢業(yè)生葛霄飛為論文共同通訊作者，清華大學生命科學學院2022級博士生顧志煒為論文第一作者,。
電鏡數據采集在國家蛋白質科學研究（北京）設施的冷凍電鏡平臺完成,。研究得到國家自然科學基金的經費支持。清華大學生命科學學院江鵬副教授給予了寶貴的李斯特菌株,。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-57075-3
供稿：生命學院
編輯：李華山
審核：郭玲
