揭示病毒利用宿主細(xì)胞制造子代病毒顆粒的分子機(jī)制

病毒往往會(huì)依賴宿主細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制，但病毒是如何誘導(dǎo)宿主轉(zhuǎn)錄自身的遺傳信息來制造病毒顆粒的呢？幾十年來，科學(xué)家們一直在研究一種名為λ（lambda）的噬菌體來試圖找到答案，近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Molecular Cell上的研究報(bào)告中，來自柏林夏里特醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們利用高分辨率的冷凍電鏡技術(shù)成功解析了上述過程。

沒有宿主就沒有病毒，盡管病毒能通過宿主外環(huán)境來傳播擴(kuò)散，但其仍需要宿主來進(jìn)行繁殖，病毒缺少復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來將遺傳信息進(jìn)行轉(zhuǎn)錄并轉(zhuǎn)化成為新的病毒顆粒，這也就是為何所有病毒都需要使用宿主細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)的原因；長期以來，科學(xué)家們一直在研究病毒成功利用宿主細(xì)胞功能的機(jī)制，如今他們對細(xì)菌噬菌體進(jìn)行了深入研究，噬菌體能依賴細(xì)菌宿主細(xì)胞來進(jìn)行繁殖。

此前研究人員發(fā)現(xiàn)，λ噬菌體能將自身的遺傳信息引入到宿主細(xì)胞中，并將其插入到宿主細(xì)胞基因組的特殊位點(diǎn)中；RNA聚合酶是一種負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄遺傳信息的蛋白質(zhì)復(fù)合體，其能在細(xì)菌基因的末端停止閱讀相關(guān)信息，并忽略所插入的病毒基因；λ噬菌體能利用一種特殊的技巧，抑制RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄過程，其能引入lambda-N(λN)，這是一種微小蛋白，其能吸附到宿主RNA聚合酶上并驅(qū)動(dòng)RNA聚合酶對病毒的基因繼續(xù)轉(zhuǎn)錄；截止到目前為止，研究人員并不清楚λN是如何完成上述過程的，這項(xiàng)研究中，研究人員就利用高分辨率成像技術(shù)對RNA聚合酶-λN復(fù)合體的3-D結(jié)構(gòu)進(jìn)行了成像研究，這就能幫助他們清楚地解釋λN的作用原理。

文章中，研究人員分別制造出了大型蛋白復(fù)合體的各個(gè)組分，將這些組分組裝后，將其放入一層薄薄的水膜中并對其進(jìn)行冷凍處理，利用冷凍電鏡技術(shù)，研究人員從不同角度對蛋白復(fù)合體進(jìn)行了總共70萬張圖像的分析，隨后來計(jì)算其三維結(jié)構(gòu)，研究者Ferdinand Krupp解釋道，這些結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就告訴我們，小型的病毒λN蛋白能將RNA聚合酶的兩部分密封在一起，一旦其到達(dá)細(xì)菌基因末端的停止信號時(shí)就能抑制其發(fā)生分裂。

正因?yàn)樯鲜鲎饔玫拇嬖冢琑NA聚合酶就能夠在抵達(dá)病毒基因時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，一旦所有的病毒基因被讀取完畢，病毒就能夠利用宿主細(xì)胞來制造子代病毒，本文研究結(jié)果解釋了科學(xué)家們長期的研究難點(diǎn)，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)有望幫助研究人員開發(fā)新型的抗菌藥物。