愛潑斯坦-巴爾病毒及其在皰疹病毒家族中的親屬以其長壽而聞名。它們在宿主組織中持續存在多年,引起單核細胞增多症、卡波西肉瘤和皰疹等疾病,而且出了名的難以殺死。加州大學洛杉磯分校的生物物理學家周正宏認為,皰疹病毒的復原力的秘密可能在於一層微觀的鎖子甲。
周和他的同事在電子顯微鏡下檢查了一種靈長類皰疹病毒的外殼或衣殼,發現了一種相互連鎖的蛋白質環的模式。這些環形成一個網格,可以承受強烈的壓力,並解釋了為什麼皰疹病毒可以將它們異常龐大的基因組包裝到衣殼中,而衣殼不會在壓力下破裂。
這項研究發表在10月7日的《結構》雜誌上,標誌著首次有人能夠將包括愛潑斯坦-巴爾病毒和RRV在內的γ皰疹病毒亞科的成員的結構帶入高解析度的焦點。解決病毒衣殼的配置既需要辨別單個分子的能力,也需要了解這些分子如何在病毒外殼中組合在一起的能力。
皰疹病毒非常大,它們不適合大多數電子顯微鏡的視野範圍。試圖透過觀察原子解析度影像來理解它們的結構,就像試圖根據極端特寫鏡頭來理解大象的解剖結構一樣——說起來容易做起來難。然而,一旦周的團隊將影像對準焦點,他們就看到了一個熟悉的模式。這種相互連鎖的網狀結構與病毒學家在噬菌體(一種感染細菌的病毒家族)中發現的結構非常相似,這表明皰疹病毒和噬菌體可能具有共同的進化起源。“我們永遠不會僅僅根據基因序列就看到這種聯絡,”斯克裡普斯研究所的病毒學家傑克·約翰遜說,他沒有參與這項研究,他是第一個在噬菌體中發現鎖子甲模式的人。“這項研究表明,實際觀察結構是多麼重要。”
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這些結果也可能為疫苗開發開闢新的可能性。周認為,瞭解鎖子甲中化學鍵的幾何結構可能有助於研究人員開發出能夠將其分解的抗病毒顆粒。“大多數病毒沒有這些環,”周說。“相反,它們的衣殼是由‘磚塊’組成的,一旦進入宿主細胞就會分解。”這些衣殼磚塊就像樂高積木;即使它們緊密地結合在一起,它們也是用來被拉開的。然而,皰疹病毒的構建是為了持久的。
它們必須如此。它們的DNA被緊密地包裝在衣殼中,以至於它施加在衣殼壁上的壓力大約是地球大氣在海平面施加壓力的50倍。中和具有樂高式衣殼的病毒的技術通常對愛潑斯坦-巴爾病毒、皰疹或卡波西肉瘤病毒無效,這讓許多疫苗開發人員感到失望。
解決結構只是邁向疫苗的第一步,但也是至關重要的一步。儘管沒有人開發出針對噬菌體的疫苗(“實際上沒有為細菌免疫的市場,”約翰遜說),但現在像愛潑斯坦-巴爾病毒和單純皰疹病毒這樣的人類病原體已經被新增到病毒鎖子甲俱樂部中,這種情況很可能會改變。
*編者注 (2015/2/27): 這些句子在釋出後進行了編輯,以澄清和糾正原始陳述。