可收縮注射系統(tǒng)（Contractile Injection Systems, CISs）是一類(lèi)非常重要的細(xì)胞穿刺納米元件，它與噬菌體的可收縮尾部有著高度的相似性。細(xì)菌中許多結(jié)構(gòu)如六型分泌系統(tǒng)T6SS及R-type pyocins都屬于此類(lèi)裝置，它們被認(rèn)為在細(xì)菌致病性中扮演了十分重要的角色。

來(lái)自發(fā)光桿菌的Photorhabdus virulence cassette （PVC）代表一類(lèi)廣泛分布于細(xì)菌和古細(xì)菌中的細(xì)胞外CIS（extracellular CIS，eCIS）。金奇課題組與北京大學(xué)高寧課題組通力合作，通過(guò)合成生物學(xué)及冷凍電鏡技術(shù)，報(bào)道了一個(gè)完整的eCIS裝置結(jié)構(gòu)，該工作通過(guò)局部重構(gòu)的方式獲得了PVC各部分的精細(xì)結(jié)構(gòu)，包括預(yù)收縮狀態(tài)的基板復(fù)合物（C6對(duì)稱(chēng)，3.5 Å）、固定內(nèi)外筒的帽子結(jié)構(gòu)（C6對(duì)稱(chēng)，3.8 Å）、內(nèi)外筒復(fù)合物（螺旋對(duì)稱(chēng)，2.9 Å）以及收縮狀態(tài)的外筒結(jié)構(gòu)（螺旋對(duì)稱(chēng)，3.7 Å），并進(jìn)一步重構(gòu)了優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)度PVC裝置的中等分辨率的整體結(jié)構(gòu)（6.2 Å）。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，這個(gè)大小超過(guò)10 MDa的裝置類(lèi)似于一個(gè)簡(jiǎn)化的T4噬菌體尾部結(jié)構(gòu)，多數(shù)組成元件與T4尾部具有基因同源性，并進(jìn)行了簡(jiǎn)化和基因融合。另一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，末端的帽子結(jié)構(gòu)與內(nèi)管的最頂層對(duì)接，并用六個(gè)伸展臂與外筒結(jié)合，從而將內(nèi)外筒一起鎖定在預(yù)收縮狀態(tài)。此外，該工作利用生化檢測(cè)及負(fù)染電鏡對(duì)各個(gè)亞基缺失的PVC裝置的組裝情況進(jìn)行觀察，以此提出了PVC的組裝模型。該工作提供的大量豐富結(jié)構(gòu)信息對(duì)該類(lèi)eCIS的作用機(jī)制研究提供了一個(gè)框架。eCIS因?yàn)槠浒l(fā)揮功能時(shí)位于胞外，并且相比于其它的分泌系統(tǒng)組成成分簡(jiǎn)單，具有潛在的應(yīng)用前景，該結(jié)構(gòu)的闡釋為進(jìn)一步將這類(lèi)納米裝置用作生物或治療應(yīng)用中的傳遞工具奠定了基礎(chǔ)。