T4样噬菌体WG01尾丝gp37基因改造(2)
2.4 野生株（WG01和 QL01）和 WG01 衍生株噬菌体宿主谱比较 .. 8
2.5 野生株（WG01和 QL01）和 WG01 衍生株噬菌体生长特性比较 .. 11
3 讨论 12
参考文献
引言 大肠埃希氏菌（Escherichia coli）通常被称为大肠杆菌，是一种重要的人类和动物的传染性病原，属于大肠杆菌种（coli）、埃希氏菌属（Escherichia）的成员[1]。大肠杆菌是德国科学家 Escherich 在 1885 年发现的，起初它被当作是正常肠道菌群的组成部分，一度被大家认为是非致病菌[2]，不会对人产生危害。直到 20 世纪中叶， 一些医生才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，已经发现的致病性大肠杆菌可分为多种肠道致病性大肠杆菌：肠产毒素性大肠杆菌（ETEC）、 肠聚集性大肠杆菌（EAEC）、弥散黏附型大肠杆菌（DAEC）、肠致病性大肠杆菌（EPEC）、肠侵袭性大肠杆菌（EIEC）、肠出血性大肠杆菌（EHEC）和肠道外致病性大肠杆菌：尿道致病性大肠杆菌（UPEC） 、新生儿脑膜炎大肠杆菌（NMEC）、禽致病性大肠杆菌（APEC）等[3]。 临床治疗中通常会使用抗生素治疗的方法应对大肠杆菌感染等相关疾病，然而从抗生素发现的这数十年来， 由于抗生素滥用引起的细菌耐药性增加的情况变得越来越严重， 一系列有着多种抗生素抗性的超级细菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）等已经出现，在传统抗生素即将不能有效对抗病原细菌的形势下，寻找治疗细菌疾病的替代制剂已被认为是医学领域中日益严峻的问题之一[4-5]。同时，这些动物性产品中所含的具有抗生素抗性的菌株可能有潜在人畜共患病的风险，对消费者的健康产生不利影响[6]。 噬菌体作为一种古老的针对细菌的生物，研究人员正在重新考虑将其作为治疗替代剂的可能性 [7]。 噬菌体是感染细菌、霉形体、螺旋体、放线菌以及蓝细菌等原核生物的一种病毒，亦称细菌病毒[8]。T4 噬菌体属于肌尾噬菌体科，是一种烈性噬菌体，在其生命周期当中只有裂解期，不存在溶原期，因此 T4噬菌体不会将自己的基因组DNA 整合到细菌基因组 DNA 中。这一结果已经在噬菌体动物实验中得到证实，具有足够可靠的安全性[9]。 T4噬菌体的结构 T4噬菌体的双链DNA基因组长度约为 169kbp，编码 289 个蛋白质。
T4 噬菌体的头部是由160个gp23（主要衣壳蛋白）构成的吹冰聚体，11 个gp24构成的五聚体和一个 gp20 （构成在感染过程中 DNA 组装完成进入噬菌体的特殊的顶部入口）组成的二十面体[10]。噬菌体的尾部和尾丝是T4噬菌体与宿主细胞间相互作用的重要工具， 这些蛋白决定了噬菌体感染细菌的特异性及宿主谱的范围宽窄。噬菌体的尾部由同轴的两种蛋白组成。外层圆柱状的蛋白具有收缩性，内层蛋白为头部内的核酸通道，正是由于这种像注射器一样的尾部结构，才使得噬菌体能够将其 DNA注入到细菌细胞内部。噬菌体的尾丝位于尾部末端，从颈部向外像胡须一样延伸，主要识别细菌表面的特异性受体。每条尾丝由两部分构成：近侧由 gp34 组成，远侧由 gp36 和 gp37 组成。两部分间由 gp35 连接，gp35 和 gp34及gp36 相互作用。因此，从结构上分析，位于最远端的 gp37 有可能是决定噬菌体宿主特异性的关键基因[11]。 噬菌体改造 噬菌体治疗具有非常多的优势：噬菌体在自然界中饭分布极为广泛[12]， 一种噬菌体只针对特定细菌病原体，对其他正常菌群破坏作用小[9]。同时，噬菌体的指数增长能力是噬菌体治疗的一个显著优势。然而，过去使用天然噬菌体治疗细菌性病原体时，也遇到了许多问题。这些问题阻碍了噬菌体治疗的发展，随着我们目前对噬菌体属性以及遗传学了解的深入，可以使用重组噬菌体可以规避天然噬菌体的局限性。噬菌体作为治疗制剂面临的一个主要问题就是宿主谱比较窄 [13]。有两种可能的方法可以用来解决这个问题：①采用鸡尾酒疗法，使用多种噬菌体以覆盖更宽的宿主范围[14]；②采用基因操作技术改变或拓宽宿主谱，利用定向诱导的方法，筛选针对临床分离株的噬菌体。目前，对于噬菌体改造，采用基因操作技术改变或拓宽宿主谱，利用定向诱导，筛选针对临床分离株的噬菌体还处在实验室研究阶段。 决定噬菌体宿主谱关键基因的选择 为了改变噬菌体的宿主谱， 尾丝蛋白基因进行改造已有报道。例如， 1985年，Riede I 和他的同事便揭示了 T2 噬菌体 gp38 可能是决定受体识别特异性的重要区域[15]。1990年，在 T4-like 噬菌体TuIa 和TuIb 中，Montag D[16]开始尝试将T4噬菌体 gp37后382个核苷酸替换给 TuIb，实验结果发现TuIb 具有和T4 噬菌体一样的侵染 B 群大肠杆菌的能力，于是他们便提出了 T4 噬菌体中 gp37 C 端区域可能是决定受体识别的关键位点。2005年，Yoichi M分别将 IP008 和PP01的gp37 和 gp38 替换给噬菌体 T2，发现可以使 T2 获得和 IP008 及 PP01 噬菌体一样的宿主谱，同时他发现在这个过程中 T2 的宿主谱被拓宽了[17]。
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