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以Mycobacterium smegmatis mc2155为宿主菌,在重庆地区土壤样品中分离到一株分枝杆菌噬菌体,并将其命名为LiyA。电镜观察发现,其属于双链DNA有尾噬菌体,其具有典型的病毒形态学特征:等长的头部及较长的可伸缩尾部,根据其形态确定其属于长尾噬菌体家族。全基因组测序分析发现,LiyA基因组全长52175bp,含有92个ORFs及3个编码tRNA的基因。通过序列同源性分析确定其属于分枝杆菌噬菌体A2家族,与分枝杆菌噬菌体L5有87.5%的同源性。因此,用比较基因组学方法分析LiyA与L5及其它分枝杆菌噬菌体存在的编基因编码差异。
目前,全基因组测序的分枝杆菌噬菌体有80多株,通过比较基因组学和功能基因组学的研究发现,这些基因组中存在大量多样性基因信息:有50%以上的蛋白在其它物种中无同源性;且编码101个tRNA及三个tmRNA。特别是不同簇的分枝杆菌噬菌体,其基因组在大小和模式结构的差异尤为明显,我们认为遗传上发生的水平基因转移及镶嵌基因的存在是基因组多样性的原因。除极个别基因外,分枝杆菌噬菌体基因组的大部分基因功能还是未知的,功能性研究这些未知基因对于研究分枝杆菌噬菌体进化和演变是必须。在其它革兰氏阳性菌噬菌体中,噬菌体及其编码的裂解酶蛋白(Lysin或Endolysin)已经得到了很好的研究,并在作为蛋白类抗微生物制品、免疫探针检测致病菌、遗传操作工具构建等方面得到了开发或临床应用。与其它革兰氏阳性菌噬菌体不一样,分枝杆菌噬菌体在侵染宿主后期,既需要降解宿主细胞壁的肽聚糖层,又需要降解与肽聚糖共价相连的分枝菌酸外膜,进而才能从宿主菌种释放出子代噬菌体。序列同源性分析显示,分枝杆菌噬菌体TM4 Gp29和Gp30分别有水解肽聚糖及分枝菌酸外膜的保守活性结构域的存在。因此,以TM4基因gp29和gp30为研究对象,我们验证了这两个Lysin蛋白的作用靶标、对Mycobacterium smegmatis及其生物被膜的裂解活性、及过表达对Mycobacterium smegmatis的影响。结果显示:Gp29/Gp30分别具有肽聚糖水解活性和分枝菌酸水解活性;其中Gp30还对Mycobacterium smegmatis生物被膜有很好的裂解活性;联合使用Gp29/Gp30比单独使用其中一个Lysin有更好的杀灭Mycobacterium smegmatis活性;在Mycobacterium smegmatis中过表达Gp29可以导致重组菌株裂解死亡,在Gp30重组菌株中未发现有类似的现象。