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時間:2019-08-12浏覽:10

藍藻是地球上最古老的生物之一,能夠進行光合作用進而參與調控生物圈的碳氮循環。然而,在富營養化的水體中,藍藻的過度繁殖導致水華,帶來嚴重的經濟和社會問題。在中國的第五大淡水湖-巢湖中,每年都發生嚴重的水華汙染,目前仍然沒有行之有效的方法來控制巢湖藍藻水華的爆發。噬藻體是一種特異性侵染藍藻的病毒,能夠調控藍藻的種群密度和季節分布,被認爲是一種潛在的有效幹預藍藻水華的生物手段。目前爲止關于淡水噬藻體的研究幾乎處于空白狀態。


为了研究巢湖噬藻体的生态分布、侵染机制和与蓝藻的共进化关系,中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心和生命科学学院周丛照教授和陈宇星教授团队通过长期的努力,从巢湖中分离得到了一株全新的长尾噬藻体Mic1,能够特异性侵染巢湖水华的优势藻种微囊藻。Mic1的头部尺寸约为88纳米,尾部长度约为400纳米。研究人员通过冷冻电镜技术解析了Mic1头部近原子分辨率结构,是第一个淡水噬藻体的三维结构,该结构清晰的阐释了Mic1的头部组装机制。结构分析发现Mic1的头部由衣壳蛋白gp40和装饰蛋白gp47组装形成二十面体结构。gp40采取经典的噬菌体的HK97-like折叠模式,形成五聚体和六聚体,通过榫卯结构进一步组装形成二十面体头部。装饰蛋白gp47采用全新的折叠模式,锚定在二十面体的二次轴附近,进一步加固头部的稳定性。该研究成果以“Capsid structure of a freshwater cyanophageSiphoviridae Mic1”为题于2019年7月30日在线发表于《Structure》杂志。该研究阐明了噬藻体的组装机制,为后续噬藻体的改造和人工合成,并应用于蓝藻水华的干预提供了理论指导。


中國科大生命科學學院周叢照教授、陳宇星教授爲該論文的共同通訊作者。博士生靳華和副教授江永亮爲該論文的共同第一作者。冷凍電鏡數據收集工作在中科院生物物理所生物成像中心完成。該研究得到了科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的資助。


文章鏈接:https://www.cell.com/structure/fulltext/S0969-2126(19)30235-7


  (生命科学学院 合肥微尺度物质科学国家研究中心 科研部)