爱泼斯坦-巴尔病毒及其在疱疹病毒家族中的亲属以其长寿而闻名。它们在宿主组织中持续存在多年,引起单核细胞增多症、卡波西肉瘤和疱疹等疾病,而且出了名的难以杀死。加州大学洛杉矶分校的生物物理学家周正宏认为,疱疹病毒的复原力的秘密可能在于一层微观的锁子甲。
周和他的同事在电子显微镜下检查了一种灵长类疱疹病毒的外壳或衣壳,发现了一种相互连锁的蛋白质环的模式。这些环形成一个网格,可以承受强烈的压力,并解释了为什么疱疹病毒可以将它们异常庞大的基因组包装到衣壳中,而衣壳不会在压力下破裂。
这项研究发表在10月7日的《结构》杂志上,标志着首次有人能够将包括爱泼斯坦-巴尔病毒和RRV在内的γ疱疹病毒亚科的成员的结构带入高分辨率的焦点。解决病毒衣壳的配置既需要辨别单个分子的能力,也需要了解这些分子如何在病毒外壳中组合在一起的能力。
疱疹病毒非常大,它们不适合大多数电子显微镜的视野范围。试图通过观察原子分辨率图像来理解它们的结构,就像试图根据极端特写镜头来理解大象的解剖结构一样——说起来容易做起来难。然而,一旦周的团队将图像对准焦点,他们就看到了一个熟悉的模式。这种相互连锁的网状结构与病毒学家在噬菌体(一种感染细菌的病毒家族)中发现的结构非常相似,这表明疱疹病毒和噬菌体可能具有共同的进化起源。“我们永远不会仅仅根据基因序列就看到这种联系,”斯克里普斯研究所的病毒学家杰克·约翰逊说,他没有参与这项研究,他是第一个在噬菌体中发现锁子甲模式的人。“这项研究表明,实际观察结构是多么重要。”
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这些结果也可能为疫苗开发开辟新的可能性。周认为,了解锁子甲中化学键的几何结构可能有助于研究人员开发出能够将其分解的抗病毒颗粒。“大多数病毒没有这些环,”周说。“相反,它们的衣壳是由‘砖块’组成的,一旦进入宿主细胞就会分解。”这些衣壳砖块就像乐高积木;即使它们紧密地结合在一起,它们也是用来被拉开的。然而,疱疹病毒的构建是为了持久的。
它们必须如此。它们的DNA被紧密地包装在衣壳中,以至于它施加在衣壳壁上的压力大约是地球大气在海平面施加压力的50倍。中和具有乐高式衣壳的病毒的技术通常对爱泼斯坦-巴尔病毒、疱疹或卡波西肉瘤病毒无效,这让许多疫苗开发人员感到失望。
解决结构只是迈向疫苗的第一步,但也是至关重要的一步。尽管没有人开发出针对噬菌体的疫苗(“实际上没有为细菌免疫的市场,”约翰逊说),但现在像爱泼斯坦-巴尔病毒和单纯疱疹病毒这样的人类病原体已经被添加到病毒锁子甲俱乐部中,这种情况很可能会改变。
*编者注 (2015/2/27): 这些句子在发布后进行了编辑,以澄清和纠正原始陈述。