近日,《科学》期刊以封面论文形式发表了哈佛大学医学院研究团队关于轮状病毒入侵细胞机制的重要成果。该研究首次在完整细胞中原位揭示了无包膜病毒如何通过膜穿孔进入宿主细胞的分子过程,填补了该领域长期存在的认知空白。
轮状病毒是导致婴幼儿严重腹泻的主要病原体之一,属于无包膜双链RNA病毒。与有包膜病毒通过膜融合进入细胞不同,无包膜病毒必须设法穿透细胞膜屏障。尽管此前研究已描述了病毒附着和摄取的过程,但病毒如何将具有感染性的亚病毒颗粒转运至细胞质这一关键步骤,始终未能得到直接的结构学证据。
研究团队利用冷冻电子断层扫描技术,对恒河猴轮状病毒进入细胞的完整过程进行了可视化追踪。研究团队将冷冻断层图像与活细胞荧光显微镜的时间序列数据相结合,把病毒颗粒及其组分的高分辨率结构信息与动态进入过程对应起来,从而系统性地勾勒出进入过程中每一步的分子机制。
研究揭示,轮状病毒表面蛋白依次执行了两次膜插入事件。首先,病毒颗粒附着于细胞表面后,其刺突状附着蛋白插入细胞膜,驱动病毒通过内吞作用进入细胞;随后,在病毒颗粒成熟过程中,另一种表面蛋白VP7以解离单体的形式发挥作用,在包裹病毒的内体膜上打开孔道,使具有感染性的双层病毒颗粒得以逃逸至细胞质中。
(记者 彪轶辰)