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PNAS:揭秘保守的病毒感染機制

日期:2013-06-18 09:16:52

近年來人們發現,包括HIVEbola在內的許多病毒,都會利用細胞的蛋白復合體ESCRTEndosomal Sorting Complexes Required for Transport)為自己打開出口,以便從受感染細胞釋放出去。

 

現在,印第安納大學和蒙大拿州立大學的生物學家發現,感染古生菌的病毒也采用了同樣的策略,說明挾持ESCRT是一個古老而保守的機制,這項研究發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。

 

這一發現令科學家們非常驚訝,因為包括植物和動物在內的真核生物,與古生菌差異非常大,古生菌細胞中甚至還沒有明確的核結構。

 

這項研究中的古生菌是Sulfolobus solfataricus,這是一種存在于火山泉中的嗜熱菌,能夠在極端環境下(高溫)生存。研究人員對感染該古生菌的病毒STIV進行研究,發現STIV與許多感染人類的病毒一樣,都依賴宿主的ESCRT復合體來完成自己的生活周期。

 

研究人員通過被稱為雙雜交篩選的分子生物學技術,解析STIVESCRT蛋白之間的相互作用。這一技術可以檢測蛋白之間,或者蛋白與DNA之間的結合情況。研究顯示,STIV病毒的主要衣殼蛋白B345ESCRT復合體中的SSO0619相互作用,而病毒蛋白C92ESCRT復合體中的SSO0910存在相互作用。

 

隨后,研究人員分別通過熒光顯微技術(epiflouresence microscopy)和透射電鏡,在被STIV感染的細胞中,定位ESCRT復合體的各組分。研究顯示,在被感染的S. solfataricus細胞中,出現了ESCRT復合體的Vps4蛋白,而該蛋白不存在于未被感染的細胞。研究人員指出,當病毒蛋白C92表達并使細胞瓦解時,細胞膜中會形成金字塔結構,而Vps4就位于這一結構之中。若C92受到抑制,Vps4就不會出現。

 

文章總結道,在嗜熱菌S. solfataricus受到感染時,Vps4被招募到病毒的出芽位點。值得注意的是,有研究表明,當HIV感染人體時,真核ESCRT復合體中的Vps4蛋白也出現在病毒的出芽位點上。

 

“我們認為,在STIV感染過程中,ESCRT具有雙重功能。第一,通過病毒B345蛋白和宿主SSO0619蛋白的相互作用,ESCRT幫助構建STIV的病毒顆粒,”這項研究的領導者之一,印第安納大學的Stephen D. Bell教授說。“第二,C92所形成的金字塔結構與ESCRTVps4蛋白有關,說明在病毒瓦解細胞的過程中ESCRT具有至關重要的作用。”

 

在植物和動物中,ESCRT復合體對于細胞分裂非常關鍵。有研究顯示,ESCRT復合體在古生菌中也扮演著類似的角色。而在這兩種截然不同的體系中,ESCRT復合體都被病毒所利用。

 

研究人員指出,病毒挾持ESCRT的機制相當古老,早在古生菌和真核生物分支前就已演化形成。“這項研究可以幫助人們進一步了解,宿主和病毒互作的演化。更重要的是,我們展示了一個簡單的新模式系統,有助于深入研究病毒劫持細胞的機制,”Bell教授說。

 


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