噬菌体生物学及其应用》评介
-Bacterialphages Biology and application

作者: Elizabeth Kutler,Alexander Sulakvelidze

出版: CRC PRESS

索书号: Q939.48BB1/2005Y

藏书地点: 武大外教中心

一、噬菌体生物学概要
噬菌体(bacteriophage, phage)是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的细菌病毒的总称。20世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。噬菌体具有病毒的一些特性:个体微小。噬菌体基因组含有许多个基因,但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞,噬菌体既不能生长,也不能复制。
噬菌体分布极广,凡是有细菌的场所,就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中,常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中,可找到土壤细菌的噬菌体。噬菌体有严格的宿主特异性,只寄居在易感宿主菌体内,故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型,以追查传染源。由于噬菌体结构简单、基因数少,是分子生物学与基因工程的良好实验系统。
噬菌体颗粒在结构上有很大差别,一般可分成三种类型,即无尾部结构的二十面体,有尾部结构的二十面体和线状体,迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体。
噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成几百个子代噬菌体颗粒,每个子代颗粒又可感染细菌细胞,再生成几百个子代噬菌体颗粒。如此重复只需4次,一个噬菌体颗粒便可使几十亿个细菌感染而死亡。当把细菌涂布在培养基上,长成一层菌苔时,一个噬菌体感染其中一个细菌时,便会同上面所说的那样,把该细菌周围的成千上万个细菌感染致死,在培养基的菌苔上出现一个由于细菌被噬菌体裂解后造成的空斑,这便称为噬菌斑(plaque)。每一噬菌体除了能使宿主细菌裂解死亡外,还有一些噬菌体感染细菌后,并不使细胞死亡,称为温和噬菌体,这些噬菌体感染细菌后,将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因组,此时,这种宿主细菌称为溶原性细菌。溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组称为原噬菌体(prophage),溶原性细菌不会产生许多子噬菌体颗粒,也不会裂解;但当条件改变使溶原周期终止时,宿主细胞就会因原噬菌体的增殖而裂解死亡,释放出许多子代噬菌体颗粒。
一小部分的噬菌体已经成为“模式生物”——探测生命的基础化学首选的系统。这些噬菌体之所以吸引科学家,是因为它们比起细菌与人类细胞,更易于研究。它们的基因组比较小,复制迅速,使得对要在噬菌体中获得多重突变体的遗传分析来说是可控制的。为了分离病毒复制的关键基因,在条件致死突变的基础上开发了许多筛选技术,例如:通过分离“温度敏感型噬菌体使得其能在低温下生长,而不能在高温下生长。再者,因为大量感染的细胞容易并且廉价的获得,所以可采用生化方法,而其产物可以进一步在无细胞的体系中分离与鉴定。
因为基因复制、表达与重组的机制在各种生命体中高度保守,所以选择模式生物的方法极其易于实验设计与操作。大部分工作集中在感染大肠杆菌的噬菌体——极度出名的T4与T7噬菌体。
长期以来,许多实验室的发现相互整合,产生的结果在发展分子生物学上是极其重要的。在20世纪60年代,大部分的进展是研究噬菌体与细菌细胞本身。关于生物机制的新的知识迅速开发,产生了更强大的研究工具(DNA克隆)。利用这些工具,研究者可以去揭示更复杂的细胞与生物形成的分子机制,结果,至20世纪80年代,分子生物学的活动与兴奋点已经开始移向哺乳动物。
20世纪80年代主要研究噬菌体治疗技术。由于我们生活在一个更加拥挤、相互关联的世界,因此抗性菌比以前更加迅速的传播,现代科学使我们能够对这些疾病设计药物。但传统药物开发耗时极长与昂贵。另外,市场的失败是开发新的疫苗连连受挫。因此,世界上在治疗那些曾认为可以用抗生素应付的微生物感染疾病方面受到严峻的挑战。所以,在治疗细菌性疾病方面就不足为奇了。
现在,科学对噬菌体越发感兴趣,使我们能够廉价的获得大部分生物的DNA序列。从这些DNA序列中,我们可以决定生物的亲缘关系,并追溯到地球的历史。现在刚刚开始对噬菌体进行DNA测序。不仅仅大量的这些已发现的新蛋白来源于环境中100万不同的噬菌体(大部分还是未知的,400种的基因组已经测序),而且有人推测:一些烈性噬菌体带有一些基因与真核、原核生物祖先的基因相似。总之,噬菌体代表了大量还未挖掘的遗传资源库,这不仅对那些蛋白质组学,而且对那些试图揭示自然的秘密面纱的科学家来说都是极令人感兴趣的。他们在思考早期的细胞如何分为现在的三种细胞家族:古生菌、真细菌与真核生物。
二、本书特色
1. 提供了噬菌体历史、生物学、技术与应用的详细概要。
2. 包括有关的噬菌体的操作的广泛内容
3. 提供了噬菌体研究的综述
4. 包含图片、线状图、电子显微镜照片与噬菌体复制繁殖的示意图片
5. 阐述了特定应用领域的最顶尖的专家的最新信息,例如:噬菌体裂解酶、检测病原体的噬菌体、导向特定靶标的载体
目录

第一章 导论1
第二章 噬菌体研究:早期历史 5
第三章 噬菌体普通生物学 29
第四章 噬菌体分类 67
第五章 带尾噬菌体基因组学与进化学 91
第六章 噬菌体的生态学 129
第七章 噬菌体感染的分子机制 165
第八章 噬菌体与细菌性毒力 223
第九章 检测致病菌的噬菌体 269
第十章 工业发酵中的噬菌体的控制 285
第十一章 噬菌体——定点导向靶标的载体 297
第十二章 利用噬菌体裂解酶控制细菌感染321
第十三章 动物与农业综合企业的噬菌体治疗 335
第十四章 人类的噬菌体治疗381
(武汉大学生命科学学院 许均华)