「長髮公主」病毒減組件類型數量　以製造超長怪獸尾感染極端細菌

人類一直與細菌、真菌甚至病毒等的不同病原體，進行永無止境的攻防戰，類似的情況亦有在病毒和細菌之間出現，更導致一種被命名為 P74-26 的噬菌體 (bacteriophage) 演化出超長尾巴。最新刊於《生物化學雜誌》的研究指，這種「怪獸尾」可能是 P74-26 能夠在地球上最荒涼的環境，刺穿最頑固細菌的原因。

由於其「怪獸尾」長度接近一微米，比大多數其他噬菌體長 10 倍， P74-26 也有「長髮公主」病毒 (Rapunzel virus) 之稱。而 P74-26 在溫度遠高於 77°C 的溫泉中，感染嗜熱棲熱菌 (Thermus thermophilus) 並利用其他細胞的細胞器進行繁殖。

團隊利用冷凍電子顯微鏡技術，以非常高的放大倍數拍攝數千張 P74-26 的長尾圖像與短片，再將之拼接，從而準確地弄清楚構長尾的各結構是如何組合的。

一般而言，噬菌體的尾巴有多種長度和軟硬特性，這些分子「機器」已經演化到可以識別特定的細菌宿主細胞，然後才穿透其表面，將病毒基因打進宿主的細胞質中進行複製。由於攻擊有種鎖與鎖匙的關係，因此噬菌體的尾巴種類繁多。

不過，學界至今仍對噬菌體與細菌互動關係特徵所之甚少，而在抗生素抗藥性對人類健康的威脅越來越大，學界希望透過噬菌體尋找如何打敗超級細菌的方法。例如， P74-26 的怪獸尾似乎因為組件緊扣堆疊方式而對細菌構成重大威脅。

團隊發現，即使 P74-26 體積龐大，但其尾部依賴的組件類型只有其他噬菌體的一半。團隊認為，是一些古老病毒將其組件融合到一種蛋白質中並一直傳給 P74-26 。

有參與是次研究的麻省大學生物化學家 Brian Kelch 解釋，情況就像兩塊小樂高積木無縫地融合成一塊大積木。 P74-26 的超長尾是用更大、更穩固的積木砌成，相信是在高溫下有穩定狀態的原因。

另一方面， P74-26 的尾巴組件，確實如樂高積木一樣，一邊凹一邊凸，但組件是中空的，可讓病毒穿透細菌細胞後，在這管道中傳送基因。

雖然 P74-26 的尾巴特別長，讓其增加鎖定和穿透細菌的能力。與此同時，長度意味著尾巴組裝出錯的機會更大。團隊認為，當中一定有內部機制讓尾巴保持正確運作，機制更可能與其他噬菌體共享。

來源：

Science Alert, The ‘Rapunzel’ Virus Has a Freakishly Long Tail, And We Finally Know Why

報告：
Agnello, E., Pajak, J., Liu, X.C. & Kelch, B.A. (2023). Conformational dynamics control assembly of an extremely long bacteriophage tail tube. Journal of Biological Chemistry Vol 299, Issue 3, 103021, March 2023. doi: 10.1016/j.jbc.2023.103021

文／AC