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噬菌体DNA管的原子拆分结构

ForschungszentrumJülich和耶拿大学医院的同事合作下,他们现在已经在原子解析中揭示了这一关键噬菌体成分的3D结构。成功的关键是结合两种方法-固态NMR和低温电子显微镜。该研究刚刚发表在《自然通讯》杂志上。

随着抗生素抗性的增强,噬菌体已越来越成为研究的重点。噬菌体是一种天然病毒,具有非常有用的特性:它们将DNA植入细菌中并在那里繁殖,直到最终杀死细菌细胞。这就是为什么它们也被称为噬菌体(噬菌体)的原因。

该方法已被证明可以抵抗多药耐药细菌。去年,一例来自英国的女孩因使用工程化噬菌体从严重的抗药性感染中治愈而登上新闻头条。

但是,噬菌体疗法的广泛应用距离还有很长的路要走。促进这种疗法关键的许多基本原理尚未被理解。例如,以前对于噬菌体将其DNA植入细菌的试管的确切结构的外观知之甚少。如今,来自柏林莱布尼茨分子生物学研究所(FMP)的科学家,以及来自朱利希大学和耶拿大学医院的同事,已经设法在原子分辨中揭示了这一关键噬菌体成分的3D结构。

设计用于运输DNA

FMP的教授亚当·兰格(Adam Lange)说:“连接到二十面体形衣壳的DNA管的结构和柔韧性有点让人联想到脊柱。” “它似乎是为运输DNA而设计的。”

通过将固态NMR与冷冻电子显微镜(cryo-EM)结合创新,研究人员能够从这种噬菌体SPP1的变体中获得这种复杂的DNA转运途径的结构和功能的迷人见解。朗格的研究小组进一步开发了核磁共振光谱(NMR),特别是针对ERC资助下的此项任务;来自ForschungszentrumJülich的低温EM专家GunnarSchröder教授进行了电子显微镜研究。另外,对于两个数据集的基于计算机的组合,需要新的建模算法来确定结构。这些算法由耶拿大学医院的迈克尔·哈贝克教授开发。兰格教授评论说:“成功的关键是将两种方法结合起来,这代表了方法学上的里程碑。”

固态NMR是可视化柔性结构和微小细节的理想之选,而cryo-EM可提供对整个体系结构的洞察力。所得图像显示六个gp17.1蛋白组织成堆叠的环,形成一个空心管。环通过挠性接头连接,使管子非常易弯曲。“我们现在能够了解如何带负电荷的DNA与柔性管的同样带负电荷的内墙排斥,通过它顺利,解释说:” FMP的马克西米利安津凯,现在出版的研究的领导者自然传播。“细菌最终会通过这种途径被破坏。”

整合结构生物学的里程碑

据该小组负责人亚当·兰格(Adam Lange)称,除了代表着噬菌体研究的一次量子飞跃之外,这项工作还将推进“整合结构生物学”,这是将这两种互补方法结合起来的术语。

由于最近安装了新的高分辨率Titan Krios电子显微镜,实现这一目标所需的基础设施现在可以在Berlin-Buch校园中使用。此外,很快将在现有的NMR光谱仪中增加一个1.2 GHz的设备。亚当·兰格(Adam Lange)表示:“配备了低温电磁波和世界上最灵敏的NMR光谱仪,将来我们将在整合结构生物学中占有重要地位。” “这为柏林的校园和研究地点提供了光明的前景。”

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