バクテリオファージT5宿主認識メカニズムと感染トリガーを解読します

バクテリオファージ、バクテリアに感染するウイルスは、宿主を高い特異性で認識し、宿主の細胞壁またはタンパク質のいずれかに結合します。バクテリオファージの大部分では、この宿主認識は、尾の端にある受容体結合タンパク質（RBP）によって実行されます。RBPと宿主との相互作用は、バクテリオファージ感染のトリガーですが、メカニズムの分子の詳細はほとんどのバクテリオファージでは不明です。ここでは、大腸菌受容体である鉄フェリクロームトランスポーターfhuaと複合的なバクテリオファージT5 rbppb5の電子凍結顕微鏡（cryo-em）構造を提示します。モノマーRBPPB5は、T5の長い柔軟な尾の端にあり、FHUAへの不可逆的な結合がT5を感染させます。複合体内のRbppb5の構造の分析、そのalphafold2予測構造との比較、およびFHUAとの複合体でのT5尾部チップの以前に決定されたマップに適合することで、RBPPB5受容体の伝達メカニズムを直線繊維に結合し、DNA排出を開始するカスケードを開始することを提案することができます。重要性のある尾型バクテリオファージは、受容体結合タンパク質（RBP）との糖尿ドおよび/またはタンパク質と獲物の表面にあるタンパク質と相互作用することにより、細菌宿主を具体的に認識しています。この重要な相互作用は、ウイルスを感染に伴いますが、このメカニズムの分子の詳細はバクテリオファージの大部分では不明です。cryo-emによって、大腸菌受容体FHUAと複合的なバクテリオファージT5 rbppb5の構造を決定しました。タンパク質受容体に結合したRBPのこの最初の構造により、ファージの残りの部分への宿主認識の伝達メカニズムを提案することができ、最終的にカプシドを開き、細胞壁を穿孔し、したがって、宿主の細胞質へのDNAの安全なチャネリングを可能にしました。

Bacteriophages, viruses infecting bacteria, recognize their host with high specificity, binding to either saccharide motifs or proteins of the cell wall of their host. In the majority of bacteriophages, this host recognition is performed by receptor binding proteins (RBPs) located at the extremity of a tail. Interaction between the RBPs and the host is the trigger for bacteriophage infection, but the molecular details of the mechanisms are unknown for most bacteriophages. Here, we present the electron cryomicroscopy (cryo-EM) structure of bacteriophage T5 RBPpb5 in complex with its Escherichia coli receptor, the iron ferrichrome transporter FhuA. Monomeric RBPpb5 is located at the extremity of T5's long flexible tail, and its irreversible binding to FhuA commits T5 to infection. Analysis of the structure of RBPpb5 within the complex, comparison with its AlphaFold2-predicted structure, and its fit into a previously determined map of the T5 tail tip in complex with FhuA allow us to propose a mechanism of transmission of the RBPpb5 receptor binding to the straight fiber, initiating the cascade of events that commits T5 to DNA ejection. IMPORTANCE Tailed bacteriophages specifically recognize their bacterial host by interaction of their receptor binding protein(s) (RBPs) with saccharides and/or proteins located at the surface of their prey. This crucial interaction commits the virus to infection, but the molecular details of this mechanism are unknown for the majority of bacteriophages. We determined the structure of bacteriophage T5 RBPpb5 in complex with its E. coli receptor, FhuA, by cryo-EM. This first structure of an RBP bound to its protein receptor allowed us to propose a mechanism of transmission of host recognition to the rest of the phage, ultimately opening the capsid and perforating the cell wall and, thus, allowing safe channeling of the DNA into the host cytoplasm.