逯 凱，顏 晨，任慧英

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東 青島 266109）

T4噬菌體是感染細(xì)菌的最大的病毒之一，也是目前為止研究得最透徹的噬菌體之一，因易于操作及一些技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)使其成為分子生物學(xué)的主要工具。首先，用經(jīng)典遺傳學(xué)方法很容易操作T4噬菌體，如進(jìn)行位點(diǎn)特異性誘變。同時(shí)也很容易增殖。雖然T4噬菌體是最復(fù)雜的病毒之一，但是利用X射線技術(shù)、冷凍電鏡技術(shù)及3D圖像再現(xiàn)技術(shù)可以很好地研究和描述它的結(jié)構(gòu)[1－2]。

T4噬菌體可感染大腸埃希菌和與其關(guān)系緊密的志賀菌，屬肌尾噬菌體科，是有尾噬菌體，包括扁長(zhǎng)的二十面體的頭部、帶有須狀物的頸部、可收縮的尾部和尾絲。在感染過(guò)程中，T4用噬菌體復(fù)制和表達(dá)因子控制細(xì)胞的代謝，這些尾絲參與宿主細(xì)胞表面的識(shí)別并與細(xì)菌發(fā)生連接。尾絲末端的基板結(jié)合于宿主表面的特異性受體，尾部帶有的酶類(lèi)降解細(xì)菌細(xì)胞壁，利于噬菌體核酸的注入。整個(gè)尾部就像注射器一樣，通過(guò)收縮將核酸注入細(xì)菌中。感染的最后過(guò)程是裝配和裂解[3]?；蚪MdsDNA緊緊包裹在蛋白質(zhì)衣殼中。有些病毒的基因組只有5×103bp（如噬菌體 φX174），而 T4基因組龐大[4]，包含1.69×105bp，有289個(gè)開(kāi)放閱讀框，8個(gè)tRNA基因和至少2個(gè)功能未知的小RNA。超過(guò)150個(gè)的基因已經(jīng)被注釋?zhuān)渲械?2種已經(jīng)被定為最基本的基因。單分子光鑷和熒光的研究表明T4以高達(dá)2000bp／s的速度進(jìn)行DNA的組裝，這是目前報(bào)道的DNA組裝中最快的。病毒粒子由約50種蛋白組成，其中頭部蛋白至少有12種。除了核酸之外在病毒粒子中有少量的非蛋白成分，如與DNA有關(guān)的多胺類(lèi)物質(zhì)（腐胺、亞精胺、尸胺），與尾鞘有關(guān)的ATP和Ca2＋及與尾板有關(guān)的二氫蝶酰六谷氨酸。人們已經(jīng)充分了解T4噬菌體的結(jié)構(gòu)，并擁有大量的基因操作技術(shù)，可以按照意愿去改變它的性能。因此，T4噬菌體會(huì)成為生物技術(shù)的試驗(yàn)品，而且對(duì)其的改造可為分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)生物學(xué)開(kāi)辟新的道路。

1 T4噬菌體頭部的蛋白結(jié)構(gòu)

T4噬菌體頭部的相對(duì)摩爾質(zhì)量為1.94×108g／mol，長(zhǎng)115nm，寬85nm，是由160個(gè)gp23（主要衣殼蛋白，48.4kg／mol）的六聚體，11個(gè)gp24五聚體（五聚頂角蛋白，46kg／mol）和1個(gè)gp20（構(gòu)成在感染過(guò)程中DNA組裝完成進(jìn)入噬菌體的特殊的頂部入口）組成的二十面體。通過(guò)原子力顯微鏡（atomic force microscopy，AFM）可以更形象的觀察T4噬菌體的結(jié)構(gòu)，得到的圖像與電子顯微鏡觀察到的基本一致，而且可以相互補(bǔ)充。通過(guò)AFM觀察無(wú)水分的含有DNA的頭部大約有75nm長(zhǎng)，60nm寬（在液體中觀察時(shí)約100nm長(zhǎng)，85nm寬）[5]。在頭部前體形成的過(guò)程中，蛋白骨架和殼體蛋白要承受gp21（頭部前體蛋白酶，T4PPase）的蛋白水解作用。gp23、gp24、IPⅠ、IPⅡ、IPⅢ及gpalt蛋白的氨基末端被裂解，同時(shí)gp22、gp21、gp67和gp68蛋白大部分被消化。gp23六聚體中心之間的距離約為14nm。兩個(gè)gp23形成一個(gè)約3nm厚的殼體蛋白來(lái)保護(hù)內(nèi)部的核酸。頭部的頂角處由gp24構(gòu)成，gp24形成五聚體和gp23六聚體邊緣相接觸。T4噬菌體衣殼有兩個(gè)非必需的外部衣殼蛋白——Hoc和Soc，這兩個(gè)蛋白被廣泛應(yīng)用在二肽展示文庫(kù)中并用來(lái)展示HIV、腦膜炎雙球菌、炭疽桿菌和FMDV[6]。Soc蛋白在gp23六聚體的表面形成一個(gè)幾乎連續(xù)的網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)。它可以將兩個(gè)gp23亞單位結(jié)合在一起，但是不能將gp24之間或者gp23和gp24結(jié)合在一起。一些研究也顯示Soc與gp23的相互作用比Soc與Soc的相互作用要有利。由gp－Soc形成的骨架環(huán)繞著每個(gè)不與gp24相鄰的gp23六聚體。當(dāng)gp23和gp24相鄰時(shí)，Soc分子只占據(jù)其中的五個(gè)邊，而不包含與gp24相連的一邊。除了那些與gp24相連的gp23分子只與一個(gè)Soc分子相連外，大部分都與兩個(gè)Soc蛋白相連。Soc分子的位置似乎證實(shí)它能夠加強(qiáng)gp23亞單位之間的連接。當(dāng)gpSoc位于gp23亞單位之間時(shí)，將形成三聚體結(jié)構(gòu)，但是當(dāng)從噬菌體中純化或在體外表達(dá)時(shí)，gpSoc就以單體形式存在。雖然對(duì)Soc蛋白的功能尚未完全了解，普遍認(rèn)為其在保護(hù)噬菌體衣殼對(duì)抗熱變性、洗滌劑或者堿性pH方面有重要作用，從而保護(hù)噬菌體生命力。

圖1 T4噬菌體頭部的蛋白結(jié)構(gòu)Fig.1 Ther protein structure of bacteriophage T4head

gpHoc（高免疫原性的外部衣殼蛋白，39.1 kg／mol）很可能是T4噬菌體衣殼最具特征的蛋白，它在每個(gè)gp23六聚體的中心規(guī)則排列，而且很明顯地從噬菌體的頭部伸出來(lái)。突出的部分大約5nm長(zhǎng)，相對(duì)分子質(zhì)量約為12kg／mol。Hoc蛋白具有多結(jié)構(gòu)域，由1個(gè)約0.19nm高的圓座，一個(gè)薄的頸部及一個(gè)約2nm寬、2.4nm高的球形頭部組成[7]。gpHoc的功能未知。

2 尾部和尾絲的蛋白結(jié)構(gòu)

在過(guò)去的10年里，通過(guò)電子顯微照片的三維圖像重建與X射線晶體學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)T4噬菌體尾部結(jié)構(gòu)的闡述已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步。在20種尾部結(jié)構(gòu)蛋白中，通過(guò)X射線晶體學(xué)技術(shù)確定了其中九種的部分和完整的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也得到了“伸展的”3D重組結(jié)構(gòu)?！笆湛s的”尾部的3D結(jié)構(gòu)也已明確。如果能夠明確尾部收縮前后的原子分布，我們就能通過(guò)基板的亞單位蛋白相對(duì)位置的變化了解基板的總體構(gòu)象變化[8]。尾部和尾絲是T4噬菌體與宿主細(xì)胞間相互作用的重要工具，決定了噬菌體感染的特異性。尾部由同軸的兩種蛋白組成。外層圓柱狀的蛋白具有收縮性，內(nèi)層蛋白為頭部核酸的通道，正是由于像注射器一樣的尾部結(jié)構(gòu)才使得DNA能夠注入到細(xì)菌細(xì)胞中。內(nèi)部圓柱體的外徑為9 nm，內(nèi)徑為4nm，由144個(gè)gp19構(gòu)成。尾部的外層部分叫做尾鞘，由144個(gè)gp18構(gòu)成（和gp19的數(shù)目一致）。尾部的長(zhǎng)度很可能由“標(biāo)尺蛋白”gp29決定。未收縮的尾部長(zhǎng)100nm、直徑為21nm，與尾鞘的大小相當(dāng)，收縮時(shí)尾鞘只有36nm長(zhǎng)、直徑27 nm。收縮時(shí)尾管的長(zhǎng)度不變。任何一個(gè)圓柱體的末端都是基板和尾絲。基板是一個(gè)多聚蛋白，27nm高，最寬的部分有52nm。這些蛋白在2個(gè)三聚蛋白（gp9）3和（gp12）3的協(xié)助下環(huán)繞中心部分形成六聚體。gp11，gp10，gp7，gp8，gp6，gp53和gp25的按順序結(jié)合構(gòu)成楔狀物。gp5，gp27，gp29，很可能還有g(shù)p26和gp28一起形成基板的中心[9]。gp5擁有一個(gè)溶菌酶區(qū)域，這對(duì)于噬菌體在感染過(guò)程中溶解細(xì)菌肽聚糖層是十分必要的。

T4噬菌體最有用的的結(jié)構(gòu)之一就是尾絲：長(zhǎng)尾絲（long tail fiber，LTF）和短尾絲（short tail fiber，STF），他們位于尾絲末端，從頸部向外像胡須一樣延伸。LTF主要識(shí)別細(xì)菌表面的特異性受體，約145nm長(zhǎng)，直徑為4nm。每條尾絲由兩部分構(gòu)成：近側(cè)由gp34組成，遠(yuǎn)側(cè)由gp36和gp37組成。兩部分間由gp35連接，gp35和gp34及gp36相互作用。連接STF和基板的是gp9。尾絲的近側(cè)和gp9的聯(lián)系需要gp63的協(xié)助。gp9在感染過(guò)程中起著非常重要的作用。在STF和細(xì)胞壁上的脂多糖結(jié)合之后，gp9就啟動(dòng)了基板向星狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，加之尾絲收縮使得噬菌體的DNA能夠注入到細(xì)胞中。gp9與尾絲共同運(yùn)動(dòng)，避免對(duì)基板的無(wú)效觸發(fā)。STF由gp12三聚體構(gòu)成，由gp11將其連接到基板上。他們有34nm長(zhǎng)，棒狀結(jié)構(gòu)，中間部分變窄，而且中間部分的尾絲可以彎曲90°。短尾絲將噬菌體顆粒固定到細(xì)菌表面。感染過(guò)程中，gp12的C末端緊密結(jié)合到脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）的受體的核心區(qū)域。

3 T4噬菌體基因組的突變

T4噬菌體及其他T偶數(shù)噬菌體在早期的誘變研究中都被用作分子模型，由于誘變機(jī)制與高等生物相似，其研究結(jié)果也被用于更高等生物。在一個(gè)復(fù)制周期中，T4噬菌體基因組中每個(gè)堿基自發(fā)突變（通常是點(diǎn)突變）的概率是1／107，紫外線照射、熱、亞硝酸等物理和化學(xué)因素均能夠提高突變頻率。

位點(diǎn)特異性突變可以對(duì)特定基因進(jìn)行突變。用載體系統(tǒng)把在體外引發(fā)的突變導(dǎo)入到噬菌體基因組中，可以研究許多重要基因產(chǎn)物的功能和結(jié)構(gòu)，例如T4噬菌體溶菌酶、DNA聚合酶等。系統(tǒng)性的定點(diǎn)誘變可以發(fā)現(xiàn)氨基酸替換敏感的蛋白質(zhì)位點(diǎn)，這些敏感的位點(diǎn)包含蛋白質(zhì)的關(guān)鍵氨基酸。有了這個(gè)方法，便可以研究單個(gè)酶解片段的作用，進(jìn)一步驗(yàn)證先前對(duì)他們的功能和結(jié)構(gòu)的假設(shè)。Karam J D和Konigsberg W H應(yīng)用位點(diǎn)特異性誘變闡明T4噬菌體DNA聚合酶合成DNA過(guò)程中的蛋白質(zhì)的作用和相互關(guān)系，并最終確定了reg蛋白是一種結(jié)合到mRNA上、至少調(diào)節(jié)12個(gè)基因翻譯的阻抑蛋白[10]。位點(diǎn)特異性誘變成為一種研究蛋白質(zhì)功能和結(jié)構(gòu)的非常有價(jià)值的方法。

4 噬菌體展示系統(tǒng)

噬菌體展示系統(tǒng)是用于改造T4噬菌體及其他噬菌體特性的最先進(jìn)、應(yīng)用最廣的方法之一。這種技術(shù)是將噬菌體編碼基因和非噬菌體蛋白的基因進(jìn)行融合，并在噬菌體表面進(jìn)行蛋白表達(dá)，融合蛋白作為一種外來(lái)蛋白構(gòu)建進(jìn)噬菌體粒子中。噬菌體展示中具有里程碑意義的是史密斯的研究工作，他將編碼限制性?xún)?nèi)切酶EcoRⅠ的基因序列導(dǎo)入F1代噬菌體基因組中，將噬菌體衣殼蛋白pⅢ和細(xì)菌限制性?xún)?nèi)切酶融合在一起。融合蛋白構(gòu)建進(jìn)病毒粒子，噬菌體仍保持部分感染性而免疫原性不變。隨后，將克隆區(qū)域轉(zhuǎn)移到編碼pⅢ蛋白的N端的基因序列中，這樣噬菌體就可以感染本來(lái)不能感染的細(xì)菌。噬菌體展示技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，成為一種收集特定分子的有效工具。在大量單個(gè)噬菌體粒子上展示一系列蛋白（如抗體），構(gòu)建噬菌體文庫(kù)，主要用于發(fā)現(xiàn)不同分子的蛋白配體。噬菌體文庫(kù)的建立方便了分子篩選，其步驟包括：增殖噬菌體文庫(kù)，擴(kuò)增目的分子；去除未結(jié)合的噬菌體粒子；在大腸埃希菌中對(duì)目的噬菌體增殖[11]。目前用于構(gòu)建展示文庫(kù)的噬菌體主要有絲狀噬菌體、λ噬菌體、T4噬菌體和T7噬菌體[12]；他們所展示的外源蛋白可以保持相對(duì)獨(dú)立的空間結(jié)構(gòu)和生物活性[13]。噬菌體展示技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多方面，如蛋白質(zhì)和配體之間的相互關(guān)系、受體激動(dòng)劑和頡頏劑的篩選、抗原表位的研究與篩選[13－14]、傳染病的治療及疫苗研究等。噬菌體展示技術(shù)能夠展示大量的蛋白質(zhì)，可以在體內(nèi)和體外進(jìn)行篩選，該技術(shù)高效、快速、廉價(jià)、過(guò)程容易控制，也不需要特殊的設(shè)備[15]。

T4噬菌體的許多特征利于在病毒衣殼表面進(jìn)行蛋白分子的展示，尤其在多價(jià)疫苗的研制方面。T4噬菌體有兩個(gè)非必需蛋白Hoc和Soc，他們對(duì)稱(chēng)地分布在衣殼表面。通過(guò)突變修飾或者去除這兩種蛋白并不影響噬菌體的復(fù)制、穩(wěn)定或者感染性。這兩種蛋白在病毒表面大量展示，并且在衣殼組裝完成之后、DNA包裝進(jìn)衣殼之前組裝進(jìn)頭部。Hoc和Soc的高拷貝數(shù)利于在同一個(gè)衣殼上展示多個(gè)融合蛋白并控制他們的數(shù)量[16]?？截惖臄?shù)量可以通過(guò)改變結(jié)合條件來(lái)調(diào)節(jié)。許多大小、結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能不同的蛋白質(zhì)已經(jīng)被成功的融合到T4噬菌體的衣殼上。目前的研究熱點(diǎn)集中在展示某些致病菌的抗原，從而開(kāi)發(fā)高效疫苗。T4噬菌體不僅可用于較大蛋白的展示，而且可同時(shí)展示多種蛋白。衣殼缺乏DNA，并且有大量的尾部蛋白，這些特性對(duì)開(kāi)發(fā)噬菌體表面展示蛋白研制疫苗是極其重要的。尾部蛋白與免疫系統(tǒng)相互作用。當(dāng)展示蛋白誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)受到尾部成分的干擾時(shí)，這種作用是理想的；相反，如果尾絲蛋白發(fā)揮很好的免疫輔助作用，就不可行了。王憲文等將豬圓環(huán)病毒2型（PCV－2）衣殼蛋白羧基端基因展示在T4噬菌體表面并成功表達(dá)，為檢測(cè) PCV－2陽(yáng)性血清、測(cè)定疫苗免疫效果及PCV－2基因工程疫苗的研究提供了幫助[17]，并同時(shí)建立了檢測(cè)PCV－2抗體的ELISA方法，與試劑盒檢測(cè)的符合率在90%以上，并初步應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中血清樣品的檢測(cè)，有望在生產(chǎn)中得以推廣[18]。

5 T4噬菌體衣殼作為治療制劑的平臺(tái)

噬菌體作為治療性制劑有幾大優(yōu)勢(shì)：噬菌體特異性強(qiáng)，只針對(duì)相應(yīng)的病原菌，而不會(huì)破壞正常菌群。噬菌體的作用機(jī)制與抗生素完全不同，治療效果不受細(xì)菌耐藥性的影響；噬菌體的指數(shù)增殖能力是噬菌體治療的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)；噬菌體治療的副作用少，細(xì)菌不易對(duì)噬菌體產(chǎn)生抗性；不會(huì)在體內(nèi)殘留，噬菌體研發(fā)所需的時(shí)間短，成本低，常溫下易保存、運(yùn)輸[19]。前期的研究表明，不僅能夠在完整的病毒粒子表面展示多肽，還能在空衣殼上進(jìn)行展示。將腦膜炎奈瑟菌36個(gè)氨基酸的PorA肽段克隆進(jìn)載體，得到了Hoc和Soc的N末端融合肽，并在T4噬菌體衣殼上組裝進(jìn)了這種穩(wěn)定的多肽。體內(nèi)試驗(yàn)證實(shí)被展示的PorA具有免疫原性。這些研究表明，以T4噬菌體為基礎(chǔ)的系統(tǒng)不僅能夠調(diào)節(jié)被展示多肽的拷貝數(shù)量也能調(diào)節(jié)病毒粒子的大小和結(jié)構(gòu)，從而誘導(dǎo)最佳的免疫應(yīng)答。T4噬菌體的這些特性使其成為開(kāi)發(fā)新型疫苗的有力工具。

T4噬菌體曾被用于研制疫苗預(yù)防超強(qiáng)毒力傳染性法氏囊病病毒（vvIBDV）引起的傳染性法氏囊病，將IBDV中主要免疫原性蛋白VP2融合到T4噬菌體衣殼表面的Soc中，誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生的抗原表位具有高度的構(gòu)象獨(dú)立性。雖然缺乏有關(guān)展示蛋白及病毒粒子結(jié)構(gòu)的信息，但是有理由相信，在T4噬菌體表面展示的VP2能夠維持表位的構(gòu)象穩(wěn)定，并在雛雞體內(nèi)誘導(dǎo)高水平的體液免疫。另外，經(jīng)T4－VP2免疫接種的雛雞能抵抗vvIBDV的攻擊。該項(xiàng)技術(shù)切實(shí)可行，生產(chǎn)成本低，噬菌體疫苗的保存及運(yùn)輸又十分方便。另外，這也是首次在噬菌體表面展示441個(gè)氨基酸的大蛋白[20]。

將炭疽桿菌保護(hù)性抗原PA與T4噬菌體衣殼上的Hoc相融合進(jìn)行展示，表明被展示的抗原大小沒(méi)有重要的限制。后來(lái)，應(yīng)用相同的系統(tǒng)研制了多價(jià)炭疽疫苗，將炭疽桿菌毒素蛋白PA、致死因子（lethal factor，LF）及水腫因子（edema factor，EF）單獨(dú)或同時(shí)融合進(jìn)Hoc的N端進(jìn)行噬菌體展示。在不加佐劑的條件下，這些蛋白在小鼠體內(nèi)誘發(fā)了強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答（與PA單獨(dú)展示相比，LF和EF抗原的存在增強(qiáng)了PA特異性免疫應(yīng)答）。這些研究為多價(jià)疫苗的研制提供了可行性，因?yàn)椴≡w通常編碼多種抗原表位，而大多數(shù)疫苗只針對(duì)一種抗原。

6 T4噬菌體突變?cè)谑删w治療中的潛在影響

噬菌體工程的目標(biāo)之一就是開(kāi)展噬菌體治療。噬菌體可作為抗生素的替代品用于治療細(xì)菌病，將抗生素和噬菌體制劑聯(lián)合使用可能會(huì)更好。Szczaurska－Nowak K 等[21]將 B16黑色素瘤接種到小鼠體內(nèi)，先用常規(guī)抗腫瘤藥如環(huán)磷酰胺（CY）、5－氟尿嘧啶治療（5－FU），然后再使用T4噬菌體制劑，結(jié)果顯示T4噬菌體制劑能夠輕微加強(qiáng)環(huán)磷酰胺抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用。然而，噬菌體治療受到諸多限制，例如，噬菌體具有高度特異性（甚至在形成活性菌株時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題），或由于免疫屏障及患者的免疫應(yīng)答引起噬菌體從體內(nèi)消失。對(duì)噬菌體衣殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的改造將可以解決這些問(wèn)題。Merril等得到了來(lái)自λ噬菌體的突變株，這些突變株不僅可在小鼠循環(huán)系統(tǒng)中存留很長(zhǎng)一段時(shí)間，而且比親代毒株具有更好的抗菌效果，他們?cè)讦藰邮删w的主要衣殼蛋白E上有一個(gè)谷氨酸→賴(lài)氨酸的點(diǎn)突變，雖然沒(méi)有與T4噬菌體相關(guān)的相似數(shù)據(jù)，這一結(jié)果仍為構(gòu)建能在體內(nèi)長(zhǎng)期存在的T4噬菌體提供新的思路。

有意思的是，已經(jīng)構(gòu)建出了T4噬菌體短循環(huán)的突變體。HAP1這個(gè)突變體在體外被選作T4噬菌體的亞系，可與哺乳動(dòng)物細(xì)胞系發(fā)生較強(qiáng)作用。奇怪的是，體內(nèi)試驗(yàn)顯示，在小鼠器官里這種噬菌體被快速清除。在hoc基因中出現(xiàn)了無(wú)義突變，因此導(dǎo)致在噬菌體衣殼上缺少gpHoc，很可能會(huì)導(dǎo)致T4噬菌體衣殼上其他有活性的和有免疫原性的成分暴露，并引起機(jī)體的強(qiáng)烈的反應(yīng)[22]。這些研究表明，在噬菌體治療中針對(duì)噬菌體的清除而對(duì)噬菌體進(jìn)行的改造，可以有多種方法，根據(jù)臨床需要，可以延長(zhǎng)或縮短噬菌體在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。

噬菌體治療的一個(gè)問(wèn)題就是噬菌體對(duì)細(xì)菌菌株的高度特異性。T4噬菌體的特異性由尾部蛋白gp37的末端來(lái)決定，負(fù)責(zé)與細(xì)菌的受體結(jié)合。人工誘變能夠改變噬菌體的特異性。T4噬菌體感染大腸埃希菌及親緣關(guān)系較近的志賀菌屬。但也有一些突變株能夠吸附假結(jié)核耶爾森菌，這種細(xì)菌與大腸埃希菌親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。這些突變體中的一種類(lèi)型在gp37的C末端發(fā)生點(diǎn)突變，出現(xiàn)1個(gè)或2個(gè)氨基酸的替換。另一種突變類(lèi)型是在相同區(qū)域中發(fā)生許多基序的不平等交換，這些突變會(huì)導(dǎo)致T4噬菌體吸附到假結(jié)核耶爾森菌的受體上。通過(guò)這種途徑，或許能夠獲得感染新菌株的噬菌體突變株。

T2與T4噬菌體非常接近，具有高度基因同源性和結(jié)構(gòu)相似性。Yoichi M等[23]將T2噬菌體的尾絲蛋白gp37及gp38通過(guò)同源重組替換成能特定侵染大腸埃希菌O157：H7的PP01噬菌體的相應(yīng)蛋白，得到了能感染大腸埃希菌O157：H7的T2ppD1噬菌體。有意思的是，突變的T2噬菌體不再能感染T2噬菌體的天然宿主大腸埃希菌K12。Hashemolhosseini S等[24]研究了T4及其他的T4樣的噬菌體TuIa和TuIb，研究了gp38在決定噬菌體特異性中的作用，確定gp38不是噬菌體衣殼的組成成分，為一種分子伴侶，對(duì)gp37形成二聚體是必需的，有助于尾絲形成正確的空間結(jié)構(gòu)從而識(shí)別靶多肽。

諸多試驗(yàn)表明，通過(guò)噬菌體展示技術(shù)可以顯著改變噬菌體的特異性。Di Giovine M等[25]將腺病毒五鄰體的基因引入M13噬菌體的基因組中，這種蛋白有助于將腺病毒結(jié)合并內(nèi)化進(jìn)入宿主細(xì)胞。眾所周知，噬菌體對(duì)真核細(xì)胞沒(méi)有自然趨向性。M13噬菌體展示了全長(zhǎng)的腺病毒五鄰體蛋白，其107個(gè)氨基酸的中心區(qū)域可以結(jié)合宿主細(xì)胞的受體。改造了的M13噬菌體能夠與哺乳動(dòng)物的細(xì)胞發(fā)生相互作用，但是不能在細(xì)胞內(nèi)增殖，也不能引起細(xì)胞裂解。

噬菌體治療為應(yīng)對(duì)廣泛耐藥的超級(jí)細(xì)菌提供了一項(xiàng)新的選擇。這種方法的運(yùn)用需要首先控制噬菌體活性，并了解其作用機(jī)制。噬菌體的特異性方面的研究是一大挑戰(zhàn)，這是噬菌體療法能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然很容易操作T4噬菌體，但對(duì)其進(jìn)行的特異性改造仍處于試驗(yàn)階段。目前，人們?nèi)匀徊荒茈S意改變噬菌體的特異性，但一些研究表明這些改變是可行的。關(guān)于T4噬菌體與哺乳類(lèi)細(xì)胞相互作用的研究，提示操縱T4噬菌體基因組或許能導(dǎo)致噬菌體性能方面的重大改變。噬菌體的生活周期及其免疫性能決定了噬菌體治療的應(yīng)用。相信在未來(lái)的研究中，這些性能都會(huì)被提高及改善，從而使噬菌體在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用。

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