具有双受体结合蛋白的克雷伯氏菌噬菌体模块化即插即用工程技术，用于高效设计宿主范围

《Journal of Biological Engineering》：Modular plug-and-play engineering of Klebsiella phages with dual receptor-binding proteins for efficient host range design

　　

摘要

背景

许多克雷伯氏菌噬菌体的宿主范围受到其高囊膜多样性的限制，这促使它们进化出分支状的受体结合蛋白（RBP）系统，以此作为扩展宿主范围的策略。这类双RBP系统为模块化工程提供了独特机会。然而，以往的大多数方法都缺乏标准化且系统的框架，无法有效利用这一工程平台来实现具有双RBP系统的克雷伯氏菌噬菌体的高效模块化重编程。

结果

该工作流程整合了：（I）用于快速组装嵌合RBP基因簇的VersaTile技术，（II）用于体外构建基因组的Gibson组装法，以及（III）基于电穿孔的重启机制。通过保留一个天然RBP，该系统能确保始终有合适的宿主可供重启，从而减少技术故障，并有助于区分生物不相容性与组装问题。利用这种方法，我们系统地在K11和KP32噬菌体双RBP系统的两个位置上替换了全长RBP和受体结合结构域（RBD），证实了结构域与酶活性域的模块化及可互换性。包括交叉替换和位置替换在内的高级设计也得以成功实现，而尝试植入系统发育距离较远的RBP则揭示了一些结构限制，这些信息将为未来的设计策略提供参考。

结论

本研究提出了一种标准化、可扩展且即插即用的噬菌体工程框架，该框架充分利用了双RBP系统的模块化特性。通过依靠未经修改的RBP来实现重启，该平台为系统性的宿主范围重编程以及RBP结构的功能研究奠定了坚实基础，也为合理设计治疗用噬菌体铺平了道路。