病毒入侵细胞的首次精确模拟

该实验旨在研究病毒的蛋白质壳(衣壳)在准备将其遗传物质注入细胞时如何发生变化。这些改变的病毒颗粒被称为A颗粒或病毒进入中间体。

在先前的实验中，将病毒暴露于高温或蛋白质中会导致整个衣壳外壳的形状发生变化。这些是与当时入侵的病毒入侵细胞最接近的可观察模拟。

“使用这些实验室技巧，我的实验室和其他研究人员能够创建改变后的病毒颗粒的高分辨率结构，但是所有这些技巧都从各个方向触发了衣壳，”医学和医学助理教授Susan Hafenstein说宾夕法尼亚州立大学医学院微生物学和免疫学。

Hafenstein假设，在更现实的模拟中，只有与细胞受体相互作用的部分病毒才会改变形状。

在新的实验中，Hafenstein和她的合作者使用称为纳米盘的模拟膜模拟了细胞的表面。他们首次将人类细胞受体(使外界信号进入细胞的蛋白质分子)插入纳米盘中，这是第一次捕获病毒衣壳。该结果发表在最新一期的《科学进展》杂志上。

Hafenstein解释说：“这种特殊的受体有一条长长的尾巴，它埋在细胞膜中。”“在我们的实验中，它把尾巴掩埋在纳米光盘中，为我们提供了一个模拟膜，显示出与病毒结合的适当受体。”

研究人员随后将病毒衣壳添加到受体膜上，并使用一种称为冷冻电子显微镜的成像技术观察了衣壳的最终变化。

当他们拍摄的成千上万的2D图像重新组装成3D衣壳时(就像CAT扫描一样)，他们发现以前观察到的形状变化仅发生在受体与病毒结合的聚焦部位。

哈芬斯坦说：“我们的工作表明，只有在与宿主细胞相互作用的那一点上才打开一个孔。”“这就是设置衣壳将遗传物质释放到细胞中的原因。我们认为我们已经捕获了准备进入宿主的第一个生理上准确的病毒衣壳。我们以前研究过的所有病毒都显示出衣壳各处都发生了变化，但现在我们知道，病毒所做的变化仅发生在宿主膜旁边的一个点。”

冷冻电子显微镜的最新进展-直接电子检测-使观察成为可能。

Hafenstein说：“这种拍摄图像的方式使我们能够拍摄出非常快的图像，然后可以将其校正为完美的数据。”“现在我们可以使用cryoEM获得原子分辨率。”

研究人员在实验中使用了一种名为柯萨奇病毒B3(CVB3)的病毒。CVB3是一种小核糖核酸病毒，是一种快速突变的小RNA病毒家族，其引起的疾病从普通感冒到胰腺炎再到脊髓灰质炎。

RNA病毒(也包括HIV)在每次复制时都会发生变化。这些高度变异的病毒可以逃脱抗病毒药物。

Hafenstein说，最终目标是了解病毒生命周期各个步骤的复杂性，例如病毒如何进入宿主细胞，从而将抗病毒剂引导至这些特定步骤。“然后，如果病毒突变逃逸以逃避药物，它将也失去进入细胞的能力。”

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