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Nature Communications volume 14, número do artigo: 4052 (2023) Citar este artigo

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E217 é um fago de Pseudomonas usado em um coquetel experimental para erradicar Pseudomonas aeruginosa associada à fibrose cística. Aqui, descrevemos a estrutura de todo o vírion E217 antes e depois da ejeção do DNA com resolução de 3,1 Å e 4,5 Å, respectivamente, determinada por microscopia eletrônica criogênica (crio-EM). Identificamos e construímos estruturas de novo para 19 produtos únicos do gene E217, resolvemos a máquina de ejeção do genoma da cauda em estados estendidos e contraídos e deciframos a arquitetura completa da placa de base formada por 66 cadeias polipeptídicas. Também determinamos que E217 reconhece o antígeno O do hospedeiro como um receptor e resolvemos a porção N-terminal da fibra da cauda de ligação ao antígeno O. Propomos que os princípios de design do E217 apresentados neste artigo sejam conservados em fagos Myoviridae semelhantes a PB1 do gênero Pbunavirus que codificam uma placa de base de ~ 1,4 MDa, dramaticamente menor que o colifago T4.

O bacteriófago E217 infecta Pseudomonas aeruginosa e faz parte de um coquetel experimental de fagos desenvolvido para erradicar infecções por P. aeruginosa em larvas de Galleria mellonella (mariposa da cera) e modelos de vertebrados1,2,3. E217 é um Myoviridae semelhante a PB1 do gênero Pbunavirus caracterizado por um genoma de ~ 66, 2 kpb, significativamente menor que o fago clássico de enterobactérias T4 (~ 169 kpb) . Os fagos semelhantes a PB1 são onipresentes na Terra5, encontrados em água doce nos EUA6 e no Brasil7, bem como em esgotos e águas residuais na Europa8. Esses fagos têm genomas de aproximadamente 65 kbs e complexos de placas de base significativamente mais simples que o colifago clássico T4. Um único vértice quíntuplo do capsídeo E217 é ocupado por um aparelho de cauda longo e contrátil que quebra a simetria icosaédrica . A cauda se monta em uma proteína portal dodecamérica que substitui um penton do capsídeo no vértice único, fornecendo um canal de entrada e saída para o vírus empacotar e ejetar DNA10. O genoma E217 é empacotado em um capsídeo precursor imaturo (ou procapsídeo) usando duas subunidades terminase, TerL e TerS que caracterizamos recentemente . Ao mesmo tempo, a placa de base monta e recruta o tubo da cauda, ​​as proteínas da bainha e as fibras que se fixam ao vértice portal através de um pescoço formado por fatores adicionais.

A maior parte do conhecimento atual sobre a montagem de Myoviridae é extrapolada a partir do sistema modelo T4, que tem sido estudado extensivamente há mais de um século . Em Myoviridae, a placa de base é um complexo de múltiplas subunidades que abriga diferentes atividades, incluindo ligação à superfície do hospedeiro, penetração da membrana interna do hospedeiro e ejeção do genoma acoplado à contração. A arquitetura da placa de base T4 isolada foi elucidada nos estados pré e pós-contração, aproveitando-se de um mutante (T4-18h-23h) que monta todo o complexo placa de base-tubo caudal, mas não consegue incorporá-lo em um vírion15, 16. A placa de base T4 é uma máquina de ~6 MDa construída por 15 cadeias polipeptídicas diferentes repetidas em várias cópias para gerar um complexo molecular de ~145 proteínas. A placa de base T4 tem aproximadamente 490 Å de diâmetro, o dobro do ribossomo bacteriano, e contém fibras de cauda curta e longa responsáveis ​​pela fixação do fago à parede celular bacteriana . Hu et al. analisaram T4 em vários estágios da infecção usando tomografia crioeletrônica (crio-ET)19. Curiosamente, a maioria das fibras da cauda longa são dobradas contra o virião antes da infecção e não interagem directamente com a superfície do hospedeiro. O primeiro evento de contração da cauda é a ligação irreversível das fibras curtas da cauda que se projetam da parte inferior da placa de base à membrana externa do hospedeiro, o que desencadeia a contração da bainha. Este evento leva o tubo da cauda para o periplasma com subsequente ejeção do genoma. A perfuração da membrana hospedeira não requer a força motriz do próton, que só se torna necessária para a translocação do genoma.