远古巨型病毒复活电镜成像解密感染机制

2020-05-21 10:24:53来源：仪器网关键词：电子显微镜阅读量：3013

导读：近日，密歇根州立大学科学家团队利用结构和组学技术揭示了巨型病毒感染细胞的关键过程。借助先进的电子显微镜成像技术，研究团队还开发了一种可靠模型用于研究巨型病毒，并且首次鉴定了几种负责协调感染的关键蛋白。

　　【仪器网时事聚焦】将人体冷冻保存使其在未来的先进医疗科技下苏醒是科幻作品的一个常见设定。现实中也有很多人选择在死前将自己冷冻，等待未来的复活。虽然以目前的科技人类还无法做到从冷冻中复苏，但是对于某些远古微生物，即使经过几万年的时光，也同样可以重新恢复生命力。2014年，科学家在西伯利亚冻土冰芯采集到一种体型巨大的病毒。这种被命名为阔口罐病毒的巨型病毒在冻土中保存了三万年依然具有感染能力。

　　在阔口罐病毒之前，科学家还发现了两种巨型病毒——拟菌病毒(Mimivirus)和潘多拉病毒(Pandoravirus)。巨型病毒的体型远远超过普通病毒。由于其庞大的体积和复杂性，研究者对于巨型病毒感染宿主细胞的过程仍然知之甚少。

　　近日，密歇根州立大学科学家团队利用结构和组学技术揭示了巨型病毒感染细胞的关键过程。借助先进的电子显微成像技术，研究团队还开发了一种可靠模型用于研究巨型病毒，并且首次鉴定了几种负责协调感染的关键蛋白。

　　为了解决病毒尺寸难以成像以及处于正确感染情况的病毒只占百万分之一的情况，研究人员开发了一种新方法用于模拟感染阶段。通过对不同的研究对象进行一系列严格的化学和环境处理，模拟在感染过程中病毒可能遇到的各种状况。然后通过使用冷冻电子显微镜(cryo-EM)、冷冻电子断层扫描(cryo-ET)和扫描电子显微镜(SEM)在原子层面观察病毒和蛋白质结构。

　　冷冻电子显微镜又被称为低温电子显微镜，是在传统的透射电子显微镜的基础上增加了低温传输系统和冷冻防污染系统。与X射线晶体学和核磁共振同为生物大分子结构研究重要方式。冷冻电子显微镜可以分析包括很多重要蛋白质，例如膜蛋白在内的大型、复杂和柔性的结构。这些结构通常无法结晶，因此不能用X射线晶体学分析；结构复杂，也不适用于核磁共振。冷冻电镜技术发展迅速，在病毒、核糖体、线粒体等结构的研究中分辨率可以接近原子级，因此在结构生物学的研究中的应用越来越广泛。

　　通过显微镜成像技术研究发现，巨型病毒外壳的一个顶点上具有海星形状的封盖，这个封盖被称为“星门”。在高温、高盐和低PH的环境条件下，星门会被诱导开启，释放出病毒基因组，进而感染宿主细胞。不同的环境条件会导致不同的感染阶段。根据这些数据，研究小组设计了一个模型，可以可靠并且高频率地模拟病毒感染的不同阶段并进行研究，极大简化了后续针对该病毒的研究。

　　对巨型病毒的研究拓展了人们对病毒学的理解。与一般的病毒相比，巨型病毒虽然同样只能在在活着的宿主细胞内进行复制，但是却有着更接近细胞的结构。对巨型病毒感染机制的研究可能对生命起源的研究有所帮助。

　　资料来源：生物谷

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