DNA 包装和形态发生
使用基因组学(同源性搜索)和蛋白质组学(SDS-PAGE/质谱分析)方法研究了该噬菌体的形态发生。大和小终止酶亚基同源物被确定为基因 196 和 198 的产物。主要头部蛋白、原头部核心蛋白、门户顶点蛋白的基因分别被鉴定为基因 185、186 和 191。此外,原头部蛋白酶和头部完成蛋白的基因被鉴定为基因 188 和 036。基因 037 和 084 用于基板组装,而基因 210 和 212 显示与尾刺蛋白的序列相似性。尾管和基板起始蛋白基因被鉴定为基因 073。基因 192 和 195 被预测为尾鞘和尾管基因。有趣的是,终止酶亚基位于参与颈部、基板和尾刺合成的基因与参与头部和尾部合成的基因之间。与基板合成相关的基因位于基因组的三个广泛分离的区域。
氯化铯纯化的 SboM-AG3 病毒粒子通过一维 SDS-PAGE 分析,显示出 15 个蛋白条带(图 4),分子量分别为 12.7、15.6、17.7、21.9、27.2、32.4、34.3、35.7、37.3、44.6、60.4、67.9、76.5、107.5 和 126.3 kDa,基于与大小标记的比较。六个最强烈的条带(命名为 A 到 F)被切下并通过 QqTOF 质谱进行分析。蛋白条带 B 到 F 的观察质量明显与 SDS-PAGE 预测的大小相似(表 2)。
蛋白条带 D(主要头部蛋白,44.6 kDa)达到了最高的序列覆盖率,为 64.1%,而最低的是蛋白条带 E(尾部蛋白,21.9 kDa),为 16.4%,这是由于胰蛋白酶切割位点较少。基于质谱的序列鉴定,蛋白条带 C 和 F 是尾部蛋白的两个组分(鞘、管)(分别是基因 195 和 192 的产物),而蛋白条带 D 被指定为主要头部蛋白(基因 185 的产物)(附加文件 3,表 S3)。一个非常有趣的观察是,基于 SDS-PAGE,质量为 126.3 kDa 的条带 A 实际上是一个 177.2 kDa 的蛋白质。最明显的解释是该蛋白质具有高度倾向于重新形成稳定的三级结构,这得到了它是尾刺蛋白的支持。
讨论
ViI 样噬菌体据报道存在于针对伤寒沙门氏菌、乙酸钙不动杆菌和苜蓿根瘤菌的分离噬菌体中。据我们所知,SboM-AG3 是第一个志贺氏菌属的 ViI 样噬菌体。尽管 Vi 噬菌体在近 80 年前就被描述,但直到最近才对其基因组结构进行研究。Vi 特异性沙门氏菌病毒每个成员的完整序列现已完成。ViII 种的一个成员,沙门氏菌噬菌体 E1,是一个长尾噬菌体,基因组为 45.4 kb。其余的都是短尾噬菌体科 Autographivirinae 亚科的成员,其中沙门氏菌噬菌体(Vi VI,GenBank 登录号 FR667955,38.4 kb)、ViIII(39.0 kb)、Vi V(38.6 kb)和 Vi VII(39.2 kb)属于“T7 样病毒”,而 ViIV,基因组大小为 44.6 kb,与“SP6 样病毒”相关。
志贺氏菌噬菌体 SboM-AG3 拥有三个连续的基因(orfs 207、210 和 212),它们与沙门氏菌噬菌体 ViI 的尾刺编码基因同源。这就提出了一个有趣的问题:志贺氏菌噬菌体识别的是什么表面受体?Vi 抗原是半乳糖胺糖醛酸单元的乙酰化 a(1→4) 聚合物。该聚合物的生物合成基因在完全测序的鲍氏志贺氏菌菌株(NC_010658)中不存在,如 BLAST 分析所示,该抗原也不存在于我们的细菌上(L. Cole,个人通讯)。值得注意的是,观察到其中一个志贺氏菌宿主菌株的血清型是粗糙的,即脂多糖(LPS)有缺陷。这一结果表明 SboM-AG3 的受体要么位于 LPS 的核心区域,要么可能是一种外膜蛋白。噬菌体 ViI 位点标签 Vi01_171c 在残基 343-445 之间包含一个“功能未知结构域”(DUF303)。这种蛋白质基序出现在被描述为唾液酸特异性 9-O-乙酰酯酶和乙酰木聚糖酯酶的蛋白质中,这表明 Vi 特异性沙门氏菌噬菌体的尾丝功能是去除 Vi 抗原上的乙酰基。SboM-AG3 的同源物 gp210 在该蛋白质区域没有显示序列相似性,并且缺少 DUF303 基序,表明其受体仅与沙门氏菌 Vi 抗原边缘相关。
Petrov 及其同事最近发表的论文重新审视了 T4 样噬菌体的多样性,认识到 SboM-AG3 是“T4 超家族”的一员。沙门氏菌噬菌体 ViI 被国际病毒分类委员会(ICTV;Ackermann,个人通讯)认定为一个属的唯一成员。由于志贺氏菌噬菌体 DSboM-AG3 和沙门氏菌噬菌体 ViI 密切相关,我们建议创建一个新属,即“ViI 样病毒”。
值得注意的是,该噬菌体的基因组不包含任何与细菌毒素和/或溶原性相关的基因。当李斯特菌噬菌体 P100 的 DNA 测序显示它不包含任何已知或怀疑与毒性、致病性或抗生素耐药性相关的基因或蛋白质时,也获得了类似的结果。这将使该噬菌体成为安全应用于控制食源性病原体志贺氏菌属的良好候选者。
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