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《Nature Communications》:细胞外收缩注射系统受体结合结构域的全面图谱解析

2026-04-11 17:45 Philip T. A. M. et a Nature Communications 阅读 0
核心摘要: 细胞外收缩注射系统(eCIS)是细菌与真核宿主相互作用的关键分子机器。本研究通过生物信息学分析与实验验证,构建了首个涵盖多种eCIS的受体结合结构域(RBD)综合目录。研究揭示了RBD在识别特异性宿主受体中的多样性与进化机制,为理解细菌如何通过收缩注射机制实现跨界通讯及精准靶向提供了重要理论依据,同时也为开发新型生物技术工具奠定了基础。

细胞外收缩注射系统(Extracellular Contractile Injection Systems, eCIS)是一类广泛存在于细菌中的复杂分子机器,其结构类似于噬菌体的尾部,能够通过机械收缩将效应蛋白注入靶细胞。受体结合结构域(Receptor-Binding Domains, RBDs)作为eCIS识别宿主细胞表面的关键组件,决定了该系统的宿主特异性与功能多样性。

在本项研究中,科研团队通过大规模基因组挖掘与结构预测,构建了一个针对eCIS受体结合结构域的综合目录。研究发现,尽管eCIS在进化上具有高度保守的收缩机制,但其RBD呈现出极高的序列与结构多样性。这种多样性不仅反映了细菌在不同生态位中对宿主识别的适应性进化,还揭示了RBD通过模块化重组实现功能演化的独特策略。

研究人员利用AlphaFold2等先进结构预测工具,对数千个候选RBD进行了三维建模,并结合系统发育分析,将这些结构域归类为不同的进化簇。实验数据表明,特定的RBD变体能够精准识别真核细胞表面的特定糖蛋白或脂质受体,从而触发收缩注射过程。这一发现不仅阐明了eCIS如何实现精准靶向,还为利用eCIS作为生物工程工具(如蛋白质递送载体)提供了关键的工程化改造靶点。

该研究通过对eCIS受体识别机制的系统性解析,填补了细菌跨界通讯领域的重要知识空白,为未来开发基于eCIS的抗菌疗法或生物技术应用提供了重要的参考图谱。


Journal Reference: Philip T. A. M. et al., A comprehensive catalogue of receptor-binding domains in extracellular contractile injection systems, Nature Communications, 2026. 

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