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为应对多重耐药鲍曼不动杆菌（A. baumannii）感染难题，研究人员分析噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白，鉴定出 32 个功能域，为噬菌体治疗提供参考。
# 鲍曼不动杆菌噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白功能域研究解读
在医疗领域，细菌感染一直是个棘手的问题，而鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）更是其中的 “顽固分子”。它能紧紧黏附在各种非生物表面，频繁引发呼吸机相关性肺炎等呼吸道感染。更糟糕的是，多重耐药鲍曼不动杆菌（MRAB）的出现，让抗生素在它面前逐渐失去效力。由于细菌的快速进化和耐药性，治疗 MRAB 感染变得异常复杂，患者住院时间延长，死亡率也不断上升。
噬菌体，作为细菌的 “天敌”，为治疗鲍曼不动杆菌感染带来了新希望。与抗生素不同，噬菌体具有高度特异性，能精准地消灭目标细菌，还不会破坏体内有益菌群。然而，噬菌体狭窄的宿主范围限制了它的应用。噬菌体之所以能精准识别宿主细菌，关键在于其尾纤维和尾刺突蛋白与细菌表面受体的精确相互作用。其中，尾纤维负责识别和附着宿主，尾刺突则通过降解宿主细胞膜助力噬菌体穿透。而且，一些噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白中的解聚酶，能特异性识别并降解细菌的荚膜多糖（CPS），突破细菌的防御屏障，启动感染过程。但目前，与解聚酶相关的功能域结构特征和进化关系尚不明确，针对噬菌体与受体相互作用的功能域研究也有待深入。为了解决这些问题，广东工业大学生物医学与制药学院等机构的研究人员展开了相关研究，该研究成果发表在《BMC Microbiology》上。
研究人员运用了多种技术方法。首先，从 NCBI 核苷酸数据库和病毒数据库收集数据，筛选出 204 个鲍曼不动杆菌噬菌体的完整基因组。接着，使用 ViPTree 和 PhaGCN 等工具对噬菌体基因组进行分析和分类，并构建蛋白质组树。然后，利用 Pharokka 识别噬菌体基因组中的蛋白质，筛选出尾纤维 / 刺突蛋白，构建系统发育树。之后，借助 InterPro 进行功能域注释，通过 AlphaFold3 和 PyMOL 对功能域进行结构建模与分析，还运用 AutoDock Vina 进行分子对接研究。
研究结果如下：
- 噬菌体的基本信息和分类：收集的 204 个鲍曼不动杆菌噬菌体基因组地理分布广泛，多数来自俄罗斯和中国，隔离源以污水为主。基因组长度集中在 40 - 90 kbp，GC 含量在 35% - 45%。通过蛋白质组树和分类分析，发现噬菌体主要分为 Autographiviridae 和 Straboviridae 两个家族，其中 Friunavirus 属、Lazarusvirus 属、Hadassahvirus 属和 Obolenskvirus 属的噬菌体较为常见。
- 尾纤维 / 刺突蛋白功能域的分布：研究人员共鉴定出 32 个独特的结构域，选择其中 6 个主要功能域进行详细分析。这些功能域主要分布在四个主要簇中，包括一个酶相关簇和三个与受体结合相关的簇。
- 酶功能域
- 果胶裂解酶样结构域（PLD）：PLD 与果胶裂解酶结构相似，具有右手平行 β - 螺旋拓扑结构。它在蛋白中的分布高度集中，主要存在于 Autographiviridae 家族的 Friunavirus 属噬菌体中。PLD 序列具有高度多样性，但结构保守，部分序列在 225 - 249 位氨基酸处保守，250 位之后开始分化。一些未被 InterPro 注释为含有 PLD 的噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白，经 AlphaFold3 分析发现具有类似 PLD 的结构，表明 AlphaFold3 在功能域预测上可能更准确。
- 噬菌体尾刺突中间结构域（PTMD）：PTMD 由中间 β - 螺旋结构域和连接区域组成，部分含有 PTMD 的蛋白也被注释为含有 PLD。序列和结构分析表明，PTMD 与解聚酶功能密切相关。
- 转糖基酶结构域（TGD）：TGD 采用 TIM - 桶结构，虽只有两个蛋白被 InterPro 注释含有该结构域，但 AlphaFold3 分析发现另外两个蛋白也具有类似结构，且相关噬菌体均具有解聚酶活性，说明 TGD 与解聚酶活性紧密相关。
- SGNH 水解酶结构域（SHD）：SHD 具有保守的 α/β - 水解酶折叠结构，六个噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白含有该结构域，其中一个已被报道具有解聚酶活性，推测 SHD 在赋予蛋白解聚酶活性中起重要作用。
- 受体结合功能域
- R 型菌素旋钮结构域（PKD）：PKD 具有独特的三维结构，在噬菌体宿主识别和结合中起关键作用。研究共鉴定出四种类型的 PKD，它们具有不同的 β - 折叠和 α - 螺旋构型，潜在受体结合位点主要位于 α - 螺旋区域。不同类型的 PKD 与特定属的噬菌体密切相关，且都能与模拟脂多糖（LPS）部分结构的乙二醇结合。
- G3DSA:2.60.40.3940 结构域：该结构域形成 β - 三明治结构，可能对细菌表面的 LPS 有特异性识别功能。研究发现 22 个噬菌体尾纤维 / 刺突蛋白含有该结构域，除一个蛋白外，其余蛋白序列和结构特征高度保守。此外，还发现了一种新型的 Obo - β - 三明治结构，也可能具有识别 LPS 的功能。
研究结论和讨论部分指出，该研究加深了对鲍曼不动杆菌噬菌体属与尾纤维 / 刺突蛋白功能域关系的理解。酶功能域结构相对保守，对维持酶活性至关重要；受体结合域结构多样，以适应不同的受体。这些发现为噬菌体或其尾纤维 / 刺突蛋白的靶向修饰提供了参考，有助于增强噬菌体治疗的效果，为对抗细菌病原体开辟了新途径。但仍需进一步实验验证各功能域的具体作用，结合先进技术提高功能域注释和预测的准确性，推动噬菌体治疗的发展。
