流感表面分子如何到达并劫持靶细胞

医学2020-11-13 23:40:09
导读科学家们首次直接直观地看到了流感病毒表面蛋白的实时结构变化,这可能有助于该病毒在劫持其功能之前与靶细胞融合并进入靶细胞。塔夫茨大

科学家们首次直接直观地看到了流感病毒表面蛋白的实时结构变化,这可能有助于该病毒在劫持其功能之前与靶细胞融合并进入靶细胞。塔夫茨大学医学院的研究人员发现,驻留在病毒表面的单分子血凝素(HA)会展开以向靶细胞延伸,然后重新折叠并每秒重试5至10次。这一发现表明,流感病毒比以前认为的更具活力,可以帮助人们开发更有效的疫苗,并更好地了解埃博拉,HIV和SARS等其他病毒。这项研究发表在6月28日在线《细胞》杂志上,8月9日刊登在印刷版上。

几十年来,流行性感冒一直是通过通用机制进入细胞的大量病毒的研究模型:这些病毒表面的包膜蛋白必须将病毒附着在细胞膜上,然后将病毒与细胞融合。融合使病毒内容物释放到细胞中,因此它可以接管细胞的内部功能并进行复制。流感的包膜蛋白HA长期以来一直是其他病毒融合机制的模板。

这项研究的资深作者,分子助理教授James Munro博士说:“信封蛋白被描述为老式的捕鼠器,处于静态,弹簧加载的状态,等待被与靶细胞的相互作用触发。”塔夫茨医学院的生物学和微生物学,也曾在塔夫茨大学萨克勒生物医学研究生院任教。“一旦触发,它们的三维结构就会发生巨大变化,从而能够融合并进入靶标。但是,尽管先前的研究有一些暗示,但并未直接观察到这一过程,人们普遍认为每种蛋白质病毒表面的分子只有一次机会被其捕获。”

塔夫茨大学的研究人员使用先进的成像技术-单分子Förster共振能量转移或smFRET(可测量荧光染料标记的单个分子内的纳米级距离),然后对数据进行大量的计算分析,从而产生了第一个实时数据可视化寻找细胞靶标的单个HA分子的形状变化。为了促进实验,HA分子在无关病毒的表面上成像。

他们发现的是一种多功能且动态的捕鼠器,它与以前假设的那种完成的模型相去甚远。Munro说:“这种病毒分子可以重新配置自身,然后逆转该配置并迅速重复该序列多次,这一事实改变了我们对病毒进入的看法。”

可逆性可能会以多种方式使病毒受益,包括防止在缺少适当靶标的情况下早期激活,使病毒分子同步努力以提高效率,使细胞的保护性抗体混淆,后者必须识别病毒的形状才能捍卫它。

“表面蛋白是免疫系统“看到”的病毒的唯一部分。结果,几乎所有抑制病毒复制的已知抗体都靶向这些蛋白质。”“我们正在问'免疫系统需要识别什么结构才能产生更有效的抗体?'”

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