《Science:重磅!鉴定出横跨冠状病毒双膜囊泡的分子孔》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-08-10
  • 新型冠状病毒SARS-CoV-2导致2019年冠状病毒病(COVID-19),如今正在全球肆虐。它是一种基因组为RNA的包膜病毒。SARS-CoV-2感染可能是无症状的,也可能引起广泛的症状,从轻微的上呼吸道感染症状到危及生命的败血症。COVID-19的临床表现包括无症状携带者和以败血症和急性呼吸衰竭为特征的暴发性疾病。目前还没有针对SARS-CoV-2的人类疫苗,但大约有120种候选疫苗正在研发中。

    在一项新的研究中,来自荷兰莱顿大学医疗中心、德国莱布尼茨实验病毒学研究所、汉堡大学和美国加州大学旧金山分校的研究人员通过可视化观察冠状病毒在受感染的宿主细胞中的复制,可能解答了一个长期存在的问题,即新合成的冠状病毒组分如何能够被整合到具有完全传染性的病毒中。相关研究结果于2020年8月6日在线发表在Science期刊上,论文标题为“A molecular pore spans the double membrane of the coronavirus replication organelle”。论文通讯作者为莱顿大学医疗中心的Montserrat Bárcena。论文第一作者为莱顿大学医疗中心的Georg Wolff。

    他们的研究发现了细胞中的一种冠状病毒特异性结构,这种结构可能是开发抵抗这种病毒家族的抗病毒策略的靶标。

    冠状病毒在宿主细胞的细胞质中复制它们的庞大基因组。它们通过将宿主细胞膜转化为奇特的双膜囊泡(double-membrane vesicle, DMV)来实现这一点。新制造的病毒RNA需要从这些DMV输出到细胞质中,才能被包装成完整的、具有传染性的冠状病毒。然而,到目前为止,在DMV复制区室中还没有检测到通往细胞质的开口。

    在这项新的研究中,为了寻求了解病毒RNA如何从封闭的DMA中运输出去,这些研究人员利用电子断层成像技术可视化观察小鼠肝炎冠状病毒(mouse hepatitis coronavirus)感染宿主细胞的中间阶段,由于原位低温电镜研究的生物安全限制,他们使用小鼠肝炎冠状病毒来代替SARS-CoV-2。

    他们鉴定出一种冠状病毒特异性的冠状结构--跨越DMV两层膜的分子孔,它可能在RNA从DMV复制区室中释放出来的过程中发挥作用。在使用SARS-CoV-2感染细胞的预固定样本的进一步研究工作中,他们发现这种结构也存在于SARS-CoV-2诱导的DMV中。

    这些研究人员“推测”这种结构可能是一种通用的复合物,在冠状病毒复制周期中具有至关重要的作用,可促进新合成的病毒RNA从DMV输出到细胞质。他们表示,虽然这种分子孔的确切功能模式还有待阐明,但是它可能提供了一种通用的冠状病毒特异性药物靶点。

  • 原文来源:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-08/aaft-uac080620.php;https://science.sciencemag.org/content/early/2020/08/05/science.abd3629;http://news.bioon.com/article/6776948.html
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    • 5月21日,中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心成功开发新型冠状病毒SARS-CoV-2转基因小鼠模型,以“Pathogenesis of SARS-CoV-2 in transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme2”为题在线发表(论文链接附后)。研究团队使用SARS-CoV-2感染HFH4-hACE2小鼠(使用HFH4肺纤毛上皮细胞特异性启动子将hACE2基因转入小鼠中),通过持续监测小鼠临床症状,观察组织病理变化以及各组织中病毒载量情况,发现感染的小鼠产生了与COVID-19患者类似的间质性肺炎;预先暴露于SARS-CoV-2可以保护小鼠免受病毒的致死感染。该模型的建立为测试潜在疫苗和抗病毒药物提供了有利的工具。 研究团队前期鉴定出SARS-CoV-2利用人血管紧张素转化酶2(hACE2)作为受体入侵宿主细胞而无法使用鼠血管紧张素转化酶2(mACE2),这意味着普通小鼠可能无法有效感染SARS-CoV-2。为了建立SARS-CoV-2小动物感染模型,研究团队迅速利用优势资源,使用实验室之前引进的HFH4-hACE2转基因小鼠对SARS-CoV-2的致病性进行研究。作者在使用SARS-CoV-2感染小鼠后,发现部分小鼠出现明显的体重降低并最终死亡。小鼠肺部在感染第1天和第3天时就出现少量炎性细胞浸润和纤维蛋白渗出的情况。从感染后5天起,小鼠出现重症和轻症两种不同的表型:重症小鼠(27.3%)肺部展现出严重的血管周-支气管周炎性细胞浸润,伴有部分支气管堵塞和透明膜形成;轻症小鼠肺部炎症反应减轻并逐渐恢复正常。病毒载量结果显示SARS-CoV-2主要感染小鼠的肺组织,但在部分小鼠的眼睛,心脏和脑组织中也发现了病毒RNA。 研究团队同时观察了SARS-CoV-2感染小鼠的生存率情况,发现部分小鼠在感染后死亡,主要原因可能是hACE2在小鼠脑中表达所致。通过对感染存活小鼠和未感染过的小鼠进行高剂量攻毒,发现被感染过的小鼠可以免受病毒的致死性攻击(图1)。 这项研究发现HFH4-hACE2转基因小鼠模型对SARS-CoV-2易感,小鼠肺组织是病毒的主要靶器官并且能部分模拟COVID-19的病理变化;预先暴露于病毒能保护小鼠免受严重的肺部感染(图2)。该模型的成功建立给疫苗及抗病毒药物提供了简便,高效的测试平台,为新冠肺炎疫情的控制提供了有力的科技支撑。 武汉病毒研究所博士研究生蒋人地、刘美琴、陈颖为该论文的共同第一作者,石正丽研究员与杨兴娄副研究员为该论文的共同通讯作者。北卡罗莱纳大学教堂山分校Ralph Baric教授为该论文的合作者。这项工作得到中国科学院先导专项、国家自然科学基金、中国科学院青促会等项目的大力支持。 图1.预先暴露于SARS-CoV-2可保护小鼠免受严重肺部感染。存活小鼠及初次感染小鼠在高剂量SARS-CoV-2感染后的体重变化情况(A);生存率情况(B);主要器官病毒载量情况(C);肺组织病理变化及肺组织与脑组织病毒抗原表达情况:初次感染(D,F,H),再次感染(E,G,I)。 《细胞》(Cell)期刊论文链接: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30622-X 原文链接:http://www.whiov.ac.cn/kyjz_105338/202005/t20200526_5597457.html