勢不可擋！北京大學高寧團隊連續發表Cell及Nature

　　2019年3月21日，北京大學高寧與中國醫學科學院病原生物學研究所金奇共同通訊在Cell在線發表題為“Cryo-EM Structure and Assembly of an Extracellular Contractile Injection System”的研究論文，該研究報告了來自P. asymbiotica的完整PVC的冷凍電子顯微鏡結構。這種超過10-MDa的蛋白裝置類似于簡化的T4噬菌體尾部，包含六個六角形基板復合物和一個帶帽的117納米鞘管。 PVC的一個顯著特征是管和鞘蛋白的三種變體的存在，表明它們在進化過程中的功能特化。該研究為理解廣泛使用的CIS的一般機制提供了框架，并為將其用作生物或治療應用中的遞送工具鋪平了道路。

　　2019年3月13日，北京大學高寧課題組和清華大學陳柱成課題組合作在Nature Structural & Molecular Biology 雜志發表題為”Structures of the ISWI-nucleosome complex reveal a conserved mechanism of chromatin remodeling“的研究論文，該研究采用冷凍電鏡技術解析了ADP-BeFx和ADP兩種狀態下染色質重塑蛋白ISWI與其底物核小體結合的高分辨結構。通過與核小體的相互作用，ISWI催化核心core2亞基發生148°的旋轉，從而解除ISWI蛋白本身的自抑制，這一結構發現揭示了核小體激活ISWI的機理。該研究結果表明染色質重塑的一般機制涉及局部DNA畸變而沒有明顯的組蛋白變形，為理解ISWI發揮重塑功能的分子機理提供了結構生物學基礎。

　　另外，2018年7月4號，北京大學生命科學學院、北京大學-清華大學生命科學聯合中心高寧研究組與香港科技大學的戴碧瓘研究組合作，在Nature 雜志以長文形式發表了題為“Structure of the origin recognition complex bound to DNA replication origin”的研究論文，報道了結合有復制起點DNA（ARS305）的釀酒酵母起點識別復合物（ORC）3-?分辨率的冷凍電鏡結構。此高分辨率結構不僅為理解酵母ORC如何識別和結合序列特異性的DNA復制起點提供了分子基礎，同時也闡明了ORC如何通過彎曲DNA來進一步加載DNA復制解旋酶MCM2-7的分子過程。

　　可收縮注射系統（CIS）是多種但與進化相關的大分子裝置的集合，其利用收縮鞘管組件來遞送核酸和蛋白質底物。經典的CIS，例如噬菌體T4，P2和Mu的收縮尾部，已經進行了數十年的深入研究，以研究它們的結構，組裝和機制。除了收縮噬菌體之外，噬菌體尾狀CIS也普遍存在于細菌中，以介導細胞間通信并發揮細胞防御。

擴展狀態下PVC顆粒的總體結構

　　一個這樣的例子是經過充分研究的VI型分泌系統（T6SS），它跨越革蘭氏陰性細菌的內膜和外膜，并從細胞質中注入效應物。 T6SS具有與T4噬菌體的收縮尾部類似的結構，并且可以靶向細菌和真核細胞，進而產生細胞毒性。另一個與T6SS機制不同的例子是細胞外CIS（eCIS），它被釋放到外面并從那里攻擊靶細胞。雖然這些eCIS分布廣泛，但由于其結構的復雜性和生理功能的多樣性，對其結構的完整描述和對其機制的完整理解仍有待探索。

Sheath Tube-Base plate復合體的原子模型

　　Photorhabdus屬通常被認為是昆蟲病原體；然而，P. asymbiotica也已從臨床標本中分離出來，并且在美國和澳大利亞報道了人類感染病例。 P. asymbiotica基因組中存在多個pvc簇：這些基因中的一些編碼已知CIS復合物的同源蛋白，但沒有發現T6SS膜復合物的同源基因 。另外，推定的效應子的一個或多個基因存在于pvc簇的下游。系統發育證據表明，PVC的結構成分與T6SS和R型pyocins共有一個共同的祖先，表明它們之間具有潛在的相似結構。此外，PVC在細菌細胞外釋放以起作用，這將使其生化和功能表征變得容易。因此，這種PVC可能是研究典型eCIS的組裝和功能的理想模型系統。

Pvc11和Pvc12的域組織

　　在這項研究中，研究人員得到了來自P. asymbiotica的PVC顆粒的近原子冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結構，這使得PVC與其他CIS的詳細比較成為可能。通常，PVC是噬菌體尾狀結構，包括底板復合物和圓柱體，但具有非常簡化的楔形組合物。在顆粒的遠端，顯示封蓋的六聚體終止并穩定鞘和管。此外，遺傳和生化數據表明這種巨大的收縮裝置的裝配途徑，該研究提供了廣泛的噬菌體尾狀收縮納米裝置的結構和作用模式的見解。

文章總結

　　總之，該研究為理解eCIS的一般機制和組裝提供了豐富的結構細節，這種PVC注射器作為一種簡單的真核生物靶向CIS，可能有可能進一步轉化為用于生物和治療目的的遞送工具。