科学家们首次创建了一个精确的模拟入侵细胞,并表示它可能导致比我们今天依赖的抗病毒疗法更有效的抗病毒疗法。
该实验旨在检查病毒的蛋白质外壳如何衣壳,当它准备将遗传物质注入健康细胞时会发生变化 - 在之前的研究中尚未完全观察到这些变化。
虽然过去已经模拟了病毒感染,但宾夕法尼亚州立大学医学院的研究人员希望看看他们是否可以更准确地代表这一过程。
早期对病毒感染的模拟显示整个衣壳的形状发生了变化,但宾夕法尼亚州立大学研究小组怀疑这种变化是建模过程的结果 - 该过程使用了极高的热量或将病毒暴露于蛋白质。
研究小组假设,在感染过程中,只有与细胞上的受体相互作用的病毒部分会改变形状,而不是完全改变形状。
因此,研究人员与匹兹堡大学医学院的同事一起,使用称为纳米圆盘的模拟膜来创建人造细胞表面。
他们将来自人类细胞受体的蛋白质分子插入到这种人造细胞表面中,以允许外部信号进入“细胞”——这是以前从未做过的事情。
一种称为冷冻电子显微镜- 通过电子束可以识别蛋白质结构的微小细节 - 然后用于监测病毒衣壳和人工受体膜之间的反应。
最近对冷冻电子显微镜的更新,称为直接电子检测,使该团队能够以前所未有的速度捕获原子分辨率的图像。从不同角度拍摄的数千张 2D 图像使他们最终弄清楚了入侵病毒的 3D 结构。
他们所看到的结果表明,研究人员的假设——病毒的形状变化应该只发生在细胞受体与病毒结合的位置——确实是正确的。
“我们认为我们已经捕获了第一个准备进入宿主的生理上准确的病毒衣壳。我们之前研究的所有衣壳都显示出整个衣壳发生的变化,”首席研究员说,苏珊·哈芬斯坦。
“我们的工作表明,孔仅在与宿主细胞相互作用的一个点上打开,这就是衣壳将遗传物质释放到细胞中的原因。”
出于实验目的,选择了一种快速突变的病毒,称为柯萨奇病毒 B3 (CVB3)。由于这些类型的病毒在复制时会发生变化,因此抗病毒治疗很难确定它们。
研究人员希望通过更多地了解如何进入细胞,我们可以更有效地阻止它们。新药可能会引发病毒突变,从而阻止它们接触健康细胞。
但这还有一段路要走。与此同时,哈芬斯坦和她的同事希望进行更多测试,并建议下一步将采用更大的纳米圆盘。
“由于这组实验中的纳米圆盘非常小,我们无法获得相互作用的最佳图像,这是一个需要改进的地方,”哈芬斯坦说。
也许到那时,新的测试可能会揭示她所说的“最重要的一步”:弄清楚是什么触发了RNA释放到细胞中。
病毒,请注意自己。
时间他的研究发表在科学进步。
2016 年 10 月 1 日更新:我们修改了副本,以澄清该团队并未制作入侵病毒的模型,但能够使用高级成像解析其 3D 结构。