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“长发公主噬菌体”P74-26的尾巴比大多数噬菌体长10倍。极长的尾巴为噬菌体病毒的组装提供了了解其结构的窗口。鉴于噬菌体在治疗细菌感染上具有潜在应用，了解噬菌体与细菌如何相互作用越来越引人关注。
《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）最近的一项研究揭示了一个进化奇迹背后的秘密:一种具有极长尾巴的噬菌体，奇特的尾巴是一种噬菌体的一部分，它生活在不适宜居住的温泉中，捕食地球上一些最顽强的细菌。
噬菌体是一组感染细菌并在细菌中复制的病毒，是地球上最常见和最多样化的东西。“噬菌体，无处不在，包括你周围的泥土和水，以及你自己身体的微生物生态系统。”与许多只包含一个腔室的感染人类和动物的病毒不同，噬菌体有一条尾巴连接到一个包含有它们DNA的尖头棱柱状蛋白质衣壳上。噬菌体的尾巴就像发型一样，长度和风格各不相同：有的长而有弹性，有的短而僵硬。虽然大多数噬菌体都有短而微小的尾巴，但“长发公主噬菌体”P74-26的尾巴比大多数噬菌体长10倍，长近1微米，大约是一些蜘蛛丝的宽度。“长发公主”这个名字来源于一个童话故事，一个有着极长的头发的女孩被一个邪恶的女巫锁在一个塔里。噬菌体的尾巴对于刺穿细菌很重要，细菌被包裹在一层致密的粘性物质上。P74-26的长尾巴允许它侵入并感染最顽强的细菌。P74-26不仅有极长的尾巴，而且它还是最稳定的噬菌体，允许它存在并感染生活在可以达到170华氏度以上的温泉中的细菌。研究人员一直在研究P74-26，以找出它为什么以及如何在如此极端的环境中存在。
麻省大学Chan分校生物化学和分子生物技术副教授Brian Kelch形容P74-26有一条“怪物般的尾巴”。为了研究在如此高温下生长旺盛的噬菌体，文章作者之一的Emily Agnello不得不调整实验条件从而让噬菌体尾巴在试管中自行组装。Kelch说，Agnello创造了一个系统，用这个系统她可以诱导噬菌体尾巴快速自我组装。
“每个噬菌体的尾巴都是由许多小的积木组成的，这些积木聚在一起形成一个长管。我们的研究发现，当这些积木组合在一起时，它们可以改变形状或构象，”Agnello说。“这种形状变化的行为非常重要，它可以让构建模块组合在一起，形成尾管的正确结构。”研究人员使用了高功率成像技术和计算机模拟，发现尾巴的组成部分相互依靠以稳定自己。“我们使用了冷冻电子显微镜的技术，这是一种巨大的显微镜，可以让我们以非常高的放大倍率拍摄数千张照片和短片。”“通过拍摄大量噬菌体尾管的照片并将它们整合在一起，我们能够准确地弄清楚这些构建模块是如何组合在一起的。”
他们发现P74-26使用“球窝”机制（"ball and socket"）来坚固自身。此外，尾巴是由垂直堆叠的分子环形成的空心管道。“我喜欢把这些噬菌体积木想象成乐高积木，”Kelch说。“乐高积木的一边有突起，另一边有凹孔。”“想象一个乐高积木，凹孔一开始是闭合的。但当你开始用乐高积木搭建时，凹孔开始打开，让其他乐高积木上的突起可以连接搭建一个更大的组件。这种运动是这些噬菌体构建模块自我调节组装的重要方式。”与大多数噬菌体相比，P74-26使用了一半数量的积木来形成堆叠环，构成尾部。
“我们认为发生的事情是一些古老的病毒将其构建模块融合成一种蛋白质。想象一下，两块小乐高积木被融合成一块没有接缝的大积木。这种长尾是由更大、更坚固的积木组成的，”Kelch为这可能是在高温下稳定尾巴的原因。研究人员现在计划使用基因操作来改变噬菌体尾巴的长度，看看这是如何改变其行为的。
噬菌体几乎占据了全球的每个角落，对医疗保健、环境保护和食品安全等各种行业都很重要。事实上，像P74-26这样的长尾噬菌体已经在初步临床试验中用于治疗某些细菌感染。Agnello说:“噬菌体作为治疗细菌感染的抗生素替代品，正获得越来越多的兴趣。”“通过研究噬菌体组装，我们可以更好地了解这些病毒如何与细菌相互作用，这可能会导致更有效的噬菌体疗法的发展。我相信，研究独特、有趣的事物可以带来我们甚至无法想象的发现和应用。”
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