《研究揭示病毒利用宿主细胞制造子代病毒颗粒的分子机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: huangcui
  • 发布时间:2019-03-14
  • 病毒往往会依赖宿主细胞进行复制,但病毒是如何诱导宿主转录自身的遗传信息来制造病毒颗粒的呢?几十年来,科学家们一直在研究一种名为λ(lambda)的噬菌体来试图找到答案,近日,一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中,来自柏林夏里特医学院的科学家们利用高分辨率的冷冻电镜技术成功解析了上述过程。

    没有宿主就没有病毒,尽管病毒能通过宿主外环境来传播扩散,但其仍需要宿主来进行繁殖,病毒缺少复杂的结构来将遗传信息进行转录并转化成为新的病毒颗粒,这也就是为何所有病毒都需要使用宿主细胞的分子结构的原因;长期以来,科学家们一直在研究病毒成功利用宿主细胞功能的机制,如今他们对细菌噬菌体进行了深入研究,噬菌体能依赖细菌宿主细胞来进行繁殖。

    此前研究人员发现,λ噬菌体能将自身的遗传信息引入到宿主细胞中,并将其插入到宿主细胞基因组的特殊位点中;RNA聚合酶是一种负责转录遗传信息的蛋白质复合体,其能在细菌基因的末端停止阅读相关信息,并忽略所插入的病毒基因;λ噬菌体能利用一种特殊的技巧,抑制RNA聚合酶终止转录过程,其能引入lambda-N(λN),这是一种微小蛋白,其能吸附到宿主RNA聚合酶上并驱动RNA聚合酶对病毒的基因继续转录;截止到目前为止,研究人员并不清楚λN是如何完成上述过程的,这项研究中,研究人员就利用高分辨率成像技术对RNA聚合酶-λN复合体的3-D结构进行了成像研究,这就能帮助他们清楚地解释λN的作用原理。

    文章中,研究人员分别制造出了大型蛋白复合体的各个组分,将这些组分组装后,将其放入一层薄薄的水膜中并对其进行冷冻处理,利用冷冻电镜技术,研究人员从不同角度对蛋白复合体进行了总共70万张图像的分析,随后来计算其三维结构,研究者Ferdinand Krupp解释道,这些结构的本质就告诉我们,小型的病毒λN蛋白能将RNA聚合酶的两部分密封在一起,一旦其到达细菌基因末端的停止信号时就能抑制其发生分裂。

    正因为上述作用的存在,RNA聚合酶就能够在抵达病毒基因时继续转录,一旦所有的病毒基因被读取完毕,病毒就能够利用宿主细胞来制造子代病毒,本文研究结果解释了科学家们长期的研究难点,相关研究发现有望帮助研究人员开发新型的抗菌药物。

  • 原文来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S109727651930036X?via%3Dihub
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
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    • 戊型肝炎病毒(HEV)是引起急性病毒性肝炎的主要原因,每年大约都有7万人因该病而发生死亡;尽管戊肝是一种常见的疾病,但科学家们对该病毒的生命周期知之甚少,近日,一篇发表在国际杂志Hepatology上题为“Epidermal growth factor receptor modulates hepatitis e virus entry in human hepatocytes –HEP-22-1113”的研究报告中,来自波鸿大学等机构的科学家们通过研究揭示了戊肝进入并感染细胞的分子机制。 研究者表示,名为表皮生长因子受体(EGER)的特殊蛋白在病毒颗粒穿透细胞的过程中扮演着决定性的作用,这一研究发现或有望帮助开发抵御人类戊肝的新型疗法,因为目前已经有针对EGFR的药物获批用于抑制该受体的活性和作用。而研究者对于戊肝的研究相对较少,原因之一在于大约三年前他们才开发出了用于研究的强大细胞培养模型,如今研究人员就能利用该模型调查病毒是如何感染细胞的。 文章第一作者Jil Alexandra Schrader说道,我们在一些细胞系中利用该药物在病毒进入时抑制EGFR蛋白的活性,在这些培养物中,我们观察到被感染的细胞明显减少了,为了核实这一点,研究人员利用共受体被过度生产的细胞培养物进行研究,在这一情况下,所发生的感染要比未处理的细胞要更多一些。这或许就表明,EGFR蛋白对于病毒进入细胞的机制非常重要,此外,该蛋白质中位于细胞外部并能与配体结合的部分对于病毒的进入尤为重要,如果其发生缺失的话,病毒就无法穿透细胞,后期研究人员还需要进一步研究来确定是否在病毒感染细胞过程中还存在其它因素发挥作用或者是否这些受体自身就能引入病毒。 以丙肝病毒为例,众所周知,甚至会有更多的受体参与到了病毒进入细胞的过程中,这或许也可能是进行戊肝病毒研究的情况。EGF受体参与感染的证据特别有趣,因为目前有获批的药物能抑制其活性,这些药物被批准在欧洲和美国用于治疗特定的癌症类型,这些癌症中受体处于过度活跃状态且会引起细胞的失控生长。进一步研究表明这些制剂是否能作为抵御戊肝感染的一种新型疗法。 综上,本文研究结果为揭示戊肝病毒的生命周期提供了新的线索,同时识别出EGFR或能作为未来科学家们开发抵御戊肝感染的抗病毒策略的一种潜在的可能性靶点。 原始出处: Schrader, Jil Alexandra1; Burkard, Thomas Leon1; Brüggemann, Yannick1; et al. Epidermal growth factor receptor modulates hepatitis e virus entry in human hepatocytes –HEP-22-1113, Hepatology (2023). DOI: 10.1097/HEP.0000000000000308
  • 《研究揭示疱疹病毒免疫逃逸及宿主天然免疫调节的分子机制》

    • 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:2020-11-24
    • 胞质核酸介导的天然免疫反应在抵抗病原体入侵过程中发挥重要作用,其中,接头蛋白STING和MAVS的磷酸化修饰对激活I型干扰素反应是必需的。若天然免疫反应太弱,宿主则不能有效抵抗病原体的入侵;天然免疫反应过强,可能导致自身免疫疾病。STING和MAVS介导的信号通路如何被精确调控?病原体,尤其是病毒,是否操纵这种调控过程?逃逸或拮抗宿主天然免疫,是否有利于病毒自身的复制?这其中的分子机制是什么? 近期,中国科学院生物物理研究所研究员邓红雨课题组鉴定出一个负调节STING和MAVS介导的天然免疫反应的宿主蛋白磷酸酶PPM1G,并解析了卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)利用间质蛋白ORF33挟持PPM1G,进行免疫逃逸的分子机制。 疱疹病毒是一个古老的病毒家族,在进化过程中发展出多种策略,抑制宿主的天然免疫反应,以感染细胞并建立持续的潜伏感染。间质蛋白是疱疹病毒特有的一类结构蛋白,除了在病毒复制晚期的组装释放阶段发挥功能,在病毒从头感染的早期还参与调节细胞的信号通路,特别是免疫逃逸过程。ORF33是在所有疱疹病毒中都保守的一个间质蛋白,该课题组已有研究表明,ORF33在疱疹病毒颗粒组装过程中发挥关键作用,但尚不清楚其是否具有免疫逃逸功能。该研究发现,与野生型病毒相比,ORF33缺失的KSHV病毒诱导细胞产生更多的IFNβ;ORF33可与STING和MAVS结合,抑制STING和MAVS对IRF3分子的招募。研究结果表明,ORF33通过影响接头蛋白STING和MAVS的功能来抑制宿主的天然免疫反应。 此外,研究还发现细胞内表达ORF33能够显着降低STING和MAVS的磷酸化水平。在体外磷酸酶实验中,只有从哺乳细胞中富集纯化的ORF33蛋白可降低STING和MAVS的磷酸化水平,原核细胞表达纯化的ORF33则不能。这表明,ORF33可能招募并利用宿主蛋白磷酸酶对STING和MAVS进行去磷酸化。通过免疫共沉淀-质谱联用,研究人员鉴定出与ORF33产生相互作用的宿主蛋白磷酸酶PPM1G。在体外磷酸酶实验中,原核表达纯化的PPM1G能够直接对STING和MAVS进行去磷酸化;ORF33能够增强PPM1G与STING或MAVS的相互作用。这些结果说明,ORF33通过招募宿主蛋白磷酸酶PPM1G,对STING和MAVS进行去磷酸化,从而抑制STING和MAVS的激活。进一步的研究发现,PPM1G能够抑制宿主的IFNβ反应;敲低和敲除PP1MG的表达,增强了宿主对DNA及RNA病毒的防御能力。这些显示了PPM1G能够负调节宿主的抗病毒天然免疫反应。 综上,该研究首次发现了蛋白磷酸酶PPM1G是负调节抗病毒天然免疫反应的宿主因子;揭示了疱疹病毒免疫逃逸的一种新策略,即间质蛋白ORF33招募宿主蛋白磷酸酶PPM1G,对STING和MAVS进行去磷酸化,从而抑制IFNβ的产生及宿主的抗病毒反应,有利于病毒的复制。