细菌素（Bacteriocins）是细菌分泌的一类具有杀菌活性的蛋白质，不仅在微生物竞争中发挥重要作用，也具有作为抗生素替代物的潜力。其中，噬菌体尾样细菌素（PTLBs）因结构与噬菌体尾部高度相似而备受关注。F型PTLBs与长尾噬菌体的尾部同源，且都具有柔性、不可收缩的管状结构，但这一类细菌素具体的分子组装和杀菌机制长期未明。Monocin是一种代表性的F型PTLB，由李斯特菌属（Listeria）微生物产生，对常见食源性致病菌单核细胞增生李斯特菌（Listeria Monocytogenes）具有特异性杀伤作用，对其结构-功能的理解有助于开发新型抗菌药物。
永利官网王佳伟课题组长期关注新型抗菌疗法，致力于以结构生物学手段研究细菌素、噬菌体等抗生素替代物的作用机制。课题组在长尾噬菌体的结构和侵染机制方面有较多研究积累，解析了lambda噬菌体的衣壳结构（Structure, 2022）、尾部结构（Structure, 2024）和头尾接口结构（J Virol, 2024），且揭示了lambda噬菌体与受体结合并触发尾管开放的分子机制（Nat Commun, 2024）。(链接见文末参考文献)
2025年2月16日，304am永利集团官网/北京生物结构前沿研究中心王佳伟课题组在《自然··通讯》（Nature Communications）上发表了题为“一种单核细胞增生李斯特菌来源的F型噬菌体尾样细菌素的结构”（Structure of an F-type Phage Tail-Like Bacteriocin from Listeria monocytogenes）的研究论文。这项研究解析了单核细胞增生李斯特菌产生的F型噬菌体尾部样细菌素monocin的高分辨率冷冻电镜结构，首次揭示了这一类抗菌蛋白复合物的结构组装细节，为理解其杀菌机制及开发新型抗菌疗法提供了关键科学依据。
研究团队通过基因工程手段在乳酸乳球菌中表达了monocin的11个结构基因及2个调控基因，并利用冷冻电镜技术解析了其原子结构。尽管monocin整体结构柔性较高，但团队通过分段解析策略，分别获得了近侧“帽区”（Cap）、远侧“尖端”（Tip）及“侧纤维”（Side Fiber）区域的高分辨率结构，并成功构建了完整的分子模型（图1）。
图1. Monocin的结构
Monocin全长约103纳米，由22个六聚体环状主要尾部蛋白（TTP-FtbG）螺旋状堆叠形成柔性管状核心，相邻环的FtbG由二硫键连接。尾管近侧由终止蛋白（TrP-FtbF）六聚体封闭形成帽区，远侧则由基板枢纽蛋白（BHP-FtbL）三聚体封闭并形成尾刺，并通过远侧尖端蛋白(DTP-FtbK)三聚体连接的“钓竿-三钩”复合体（FtbN三聚体）与侧纤维结合。
侧纤维中，FtbP蛋白三聚体末端的受体结合域（RBD）可精准锚定宿主细胞。侧纤维的另一组分FtbO蛋白三聚体通过铁离子配位稳定结构。实验表明，截短或删除FtbO不影响monocin整体的结构组装，但会破坏其杀菌活性（图2），表明FtbO可能在杀菌过程中发挥重要功能。
图2. Monocin的组装与功能
304am永利集团官网/北京生物结构前沿研究中心王佳伟副教授和304am永利集团官网2020级博士毕业生葛霄飞为本文共同通讯作者；304am永利集团官网2022级博士生顾志炜为本文第一作者。电镜数据采集在国家蛋白质科学研究（北京）设施的冷冻电镜平台完成。本研究得到了国家自然科学基金的经费支持。304am永利集团官网江鹏副教授给予了宝贵的李斯特菌株。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-57075-3
