噬菌体phi29组装及感染分子机制结构研究

Long term over-use or even miss-use of antibiotics in our country has led to the generation of pathogenic bacteria resistant to most, if not all, currently available antibiotics. Infections caused by drug resistant pathogenic bacteria are likely out of control due to the exhaust of available antibiotics. There is an urgent need for the development of alternative anti-infection modalities. Bacteriophages are natural enemies of bacteria and are promising antibiotics.Here we propose the structural studies of the bacteriophage phi29, for a better understanding of the molecular mechanisms in the process of phage infection. Our studies may aid the development of new classes of antibiotics.

长期以来我国抗生素的广泛使用甚至滥用，导致许多耐药性、甚至多重耐药性病原菌的产生。耐药性病原菌的危害性近年来有越来越严重的趋势，而目前新抗生素和新类型抗生素资源已接近枯竭。研究发展新一代抗生素是我国公共卫生事业急需的事项。噬菌体是细菌的天然敌人，也是被寄予厚望的下一代抗生素。我们提议以模式噬菌体phi29为研究对象，主要运用生物物理手段深入研究噬菌体感染细菌过程中的详细分子机制，以期发现对抗细菌感染的新途径及新型抗生素。

噬菌体phi29属于双链DNA病毒，其通过自身的非收缩性短尾特异性侵染宿主枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）属于革兰氏阳性菌的枯草芽孢杆菌由细胞壁和细胞质膜包裹帮助自身抵御外界因素的干扰及病毒入侵。噬菌体首先需要克服细胞壁和细胞膜的阻碍，才能将遗传物质注入宿主进行复制和重新组装。φ29及其它大多数噬菌体通过尾部蛋白肽聚糖水解酶对细胞壁进行局部水解而突破细胞壁，然而噬菌体突破细菌细胞质膜并释放其遗传物质到宿主体内的机制知之甚少。.我们按研究计划对噬菌体phi29的组装与感染分子机制进行了系统的研究，解析了噬菌体phi29病毒组装过程中三种不同状态进原子分辨率结构，其尾部gp9复合物高分辨晶体结构和gp11与gp9复合物3.6埃电镜结构，以及phi29与细胞类似物脂质体复合物结构，这些结果详细揭示了噬菌体phi29病毒组装过程中及入侵宿主细胞过程中病毒刺穿细胞膜的分子机制。我们很好完成了既定目标，并发表相关SCI论文7篇。