科學(xué)家模擬病毒進入宿主細胞的過程

近日，一項刊登在雜志Science Advances上的研究報告中，來自賓州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院和匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過研究揭示了病毒入侵宿主細胞過程中病毒形狀所發(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發(fā)新型有效的抗病毒療法。

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

研究者Susan Hafenstein教授說道，利用實驗室的技術(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誘導(dǎo)衣殼，研究者假設(shè)，在現(xiàn)實的模擬狀況下，僅與細胞受體相互作用的病毒結(jié)構(gòu)才會改變形狀。而本文研究中，研究者通過利用名為奈米圓盤 (Nanodiscs)的模擬膜結(jié)構(gòu)模擬了細胞的表面狀況，他們將人類細胞受體插入到了奈米圓盤結(jié)構(gòu)中，捕捉到了病毒的衣殼。

這種特殊的受體有著較長的尾部結(jié)構(gòu)，其能夠埋入到細胞膜中，實驗中，受體能夠?qū)⑽膊柯袢氲侥蚊讏A盤結(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在受體與病毒結(jié)合的位點上發(fā)生。

研究者Hafenstein指出，文章中我們利用柯薩奇病毒B3（CVB3）進行研究，CVB3是一種類型的小核糖核酸病毒，這類病毒會快速發(fā)生突變引發(fā)多種人類疾病，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)制都會發(fā)生改變，而這些高度突變的病毒往往會逃脫抗病毒療法的作用。

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

由于實驗中的奈米圓盤結(jié)構(gòu)較小，因此研究者并不能獲得zui的相互作用的圖像，未來研究人員希望通過更為深入的研究來對此進行改變，并且闡明誘發(fā)病毒釋放RNA進入到宿主細胞的過程及分子機制。