科學(xué)家模擬病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的過(guò)程

近日，一項(xiàng)刊登在雜志Science Advances上的研究報(bào)告中，來(lái)自賓州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院和匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過(guò)研究揭示了病毒入侵宿主細(xì)胞過(guò)程中病毒形狀所發(fā)生的變化，理解病毒形狀所發(fā)生的特異性改變或可幫助研究人員開(kāi)發(fā)新型有效的抗病毒療法。

這項(xiàng)研究中，研究者調(diào)查了隨著病毒將其核酸注入到宿主細(xì)胞的過(guò)程中，病毒衣殼如何發(fā)生改變，這些改變的病毒顆粒被成為A顆粒或者病毒進(jìn)入細(xì)胞中間體（virus entry intermediates）。此前研究中，將病毒置于極熱環(huán)境或者蛋白中就會(huì)促進(jìn)整個(gè)病毒衣殼發(fā)生改變。

研究者Susan Hafenstein教授說(shuō)道，利用實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)，很多研究者都能夠得到改變后的病毒顆粒的高分辨率結(jié)構(gòu)，所有這些技術(shù)都可以從四面八方來(lái)誘導(dǎo)衣殼，研究者假設(shè)，在現(xiàn)實(shí)的模擬狀況下，僅與細(xì)胞受體相互作用的病毒結(jié)構(gòu)才會(huì)改變形狀。而本文研究中，研究者通過(guò)利用名為奈米圓盤(pán) (Nanodiscs)的模擬膜結(jié)構(gòu)模擬了細(xì)胞的表面狀況，他們將人類(lèi)細(xì)胞受體插入到了奈米圓盤(pán)結(jié)構(gòu)中，捕捉到了病毒的衣殼。

這種特殊的受體有著較長(zhǎng)的尾部結(jié)構(gòu)，其能夠埋入到細(xì)胞膜中，實(shí)驗(yàn)中，受體能夠?qū)⑽膊柯袢氲侥蚊讏A盤(pán)結(jié)構(gòu)中，從而就為研究者提供了一種模擬的膜結(jié)構(gòu)來(lái)展示合適的受體如何同病毒相結(jié)合。隨后研究者將病毒衣殼添加到受體的膜中，同時(shí)研究者利用低溫電子顯微檢查技術(shù)觀察到了衣殼結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變。當(dāng)將數(shù)千個(gè)2D圖像整合成為3D病毒衣殼結(jié)構(gòu)后，研究者發(fā)現(xiàn)，此前觀察到的形狀改變僅會(huì)在受體與病毒結(jié)合的位點(diǎn)上發(fā)生。

研究者Hafenstein指出，文章中我們利用柯薩奇病毒B3（CVB3）進(jìn)行研究，CVB3是一種類(lèi)型的小核糖核酸病毒，這類(lèi)病毒會(huì)快速發(fā)生突變引發(fā)多種人類(lèi)疾病，比如普通感冒或者胰腺炎等。包括HIV在內(nèi)的多種RNA病毒隨著復(fù)制都會(huì)發(fā)生改變，而這些高度突變的病毒往往會(huì)逃脫抗病毒療法的作用。

研究者zui終的目的就是理解復(fù)雜錯(cuò)綜的病毒生命周期，比如病毒如何進(jìn)入到宿主細(xì)胞等等一系列問(wèn)題，如果病毒能夠突變從而逃脫藥物的作用，那么其或許就會(huì)失去進(jìn)入細(xì)胞的能力；下一步研究者計(jì)劃利用大規(guī)模的奈米圓盤(pán)結(jié)構(gòu)來(lái)捕捉病毒與模擬的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行相互作用的過(guò)程。

由于實(shí)驗(yàn)中的奈米圓盤(pán)結(jié)構(gòu)較小，因此研究者并不能獲得zui的相互作用的圖像，未來(lái)研究人員希望通過(guò)更為深入的研究來(lái)對(duì)此進(jìn)行改變，并且闡明誘發(fā)病毒釋放RNA進(jìn)入到宿主細(xì)胞的過(guò)程及分子機(jī)制。