揭开噬菌体包裹遗传物质之谜

yujian623

单分子荧光偏振（fluorescence polarization）和“磁镊子”将帮助研究人员对噬菌体进行控制。这项技术不仅有望使二十世纪上半期出现的，在抗生素出现后又衰落的治疗传染病的措施重获青春，而且对治疗会感染人类的疱疹和腺瘤病毒提供了新思路。

  噬菌体是一类感染、杀死细菌的病毒，其本身含有一个不定的遗传密码，能够应对细菌随时进化出的抗性，这是被动的抗生素所不具备的。面对致命性细菌，如Escherichia coli O157、多重抗性的Staphylococcus aureus (MRSA)和Clostridium difficile，在选择抗生素治疗的同时，噬菌体重新受到人们的关注。

  与其它病毒一样，噬菌体的生命周期包括自我组装阶段，这个阶段中需要有个有力的分子发动机将基因组缠绕进病毒已经形成的衣壳中。“许多感染人类的病毒，如疱疹病毒和腺瘤病毒也采用相似的机制将他们的DNA包裹起来，”加州大学伯克力分校Carlos Bustamente说。

  但是，病毒是如何实现如此复杂的过程的？多年来一直不为人知。最流行的一种说法是，一个发动机根据衣壳进行旋转，将DNA卷入衣壳中。但Bustamente与其同事对这个说法表示怀疑，他们认为他们得到了真正的噬菌体Bacillus subtilis phi29的遗传包装机制。

  研究人员利用抗体捕获一个病毒衣壳的尾部，并将其粘附在远离衣壳开启的地方，然后将一枚磁珠附着DNA的一端，利用磁体将DNA拉出。根据荧光染料标记，进行单分子荧光偏振实验，观察病毒填满有磁性的、未拆开的DNA的过程。

  研究人员说，如果发动机通过旋转将DNA包裹，那么荧光染料将会产生强烈的正弦波状起伏。然而，他们没有观察到这种现象。的确，对荧光形式的数学分析证实没有角位移分量（rotational component）。

  那么，噬菌体又是怎样包裹DNA呢？研究人员认为他们的分析结果符合近期提出的模型——ATPased的环交替性压缩和伸展将DNA拉进衣壳。研究人员强调，证实这种模型还需要做更多的工作，但对噬菌体的研究应该仍旧将着眼点放在噬菌体捕获细菌的能力上。

  “显然，通过单分子研究这些发动机的复杂机制，有助于发展能够阻断这些发动机的药物，”Bustamente说，“我们就可以达到抵抗噬菌体的目的。”