對于一些巨型病毒，DNA 包裝技巧可能對傳染性至關(guān)重要。被稱為馬賽病毒科的變形蟲感染病毒將它們的 DNA 纏繞在蛋白質(zhì)周圍，就像松散地纏繞在線軸上的線一樣。Howard Hughes 醫(yī)學(xué)研究所研究員 Karolin Luger 及其同事于 2021 年 7 月 22 日在Cell雜志上報(bào)告說，這種包裝安排可能有助于馬賽病毒科劫持變形蟲的細(xì)胞機(jī)器進(jìn)行自我復(fù)制。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家和生物化學(xué)家 Luger 說，這一發(fā)現(xiàn)表明這些 DNA 包裹的蛋白質(zhì)(稱為組蛋白)在病毒的生命周期中發(fā)揮了令人驚訝的新作用。連同最近發(fā)表在《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》上的一篇論文，這項(xiàng)新工作擴(kuò)展了具有這種 DNA 包裝結(jié)構(gòu)或核小體的生物體的集合。

倫敦帝國理工學(xué)院生物學(xué)家托拜厄斯·沃內(nèi)克 (Tobias Warnecke) 沒有參與這項(xiàng)研究，他說：“正如最令人興奮的科學(xué)往往做的那樣，這篇論文為提出比打算回答的問題更多的問題打開了大門。”

人類、蘑菇、貓和植物都屬于一個(gè)叫做真核生物的群體，這些生物的細(xì)胞核被膜包圍。幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道真核細(xì)胞將 DNA 鏈包裹在八種組蛋白周圍以形成核小體。普遍的觀點(diǎn)是，這種組織是真核生物所獨(dú)有的。但是最近的一些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了這個(gè)想法。

例如，科學(xué)家們已經(jīng)在稱為古細(xì)菌的微生物中鑒定了組蛋白。Luger 的團(tuán)隊(duì)以及其他人已經(jīng)證明，這些生物可以像真核生物一樣彎曲組蛋白周圍的 DNA。研究人員還在馬賽病毒科巨型病毒中發(fā)現(xiàn)了組蛋白——這種病毒的大小是流感病毒的兩倍多。

Luger 的團(tuán)隊(duì)想要發(fā)現(xiàn)為什么一些巨型病毒(有時(shí)稱為“giruses”)需要它們自己的組蛋白。該團(tuán)隊(duì)包括科羅拉多大學(xué)博爾德分校和法國艾克斯馬賽大學(xué)的研究人員，他們對馬賽病毒科的成員墨爾本病毒進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)有關(guān)組蛋白功能的線索。研究人員還從一種巨型病毒中刪除了組蛋白基因，然后測試它是否仍然可以感染細(xì)胞。

Luger 和她的同事發(fā)現(xiàn)，組蛋白成對聚集在一起，形成不穩(wěn)定的核小體樣顆粒。這些搖擺不定的顆粒具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和行為特性，可幫助病毒感染其目標(biāo)。與大多數(shù)侵入細(xì)胞核進(jìn)行復(fù)制的病毒不同，巨型病毒停留在宿主的細(xì)胞質(zhì)中，即細(xì)胞核外的水區(qū)。“這真的很奇怪，”盧格說。“細(xì)胞核中有很多 DNA，那么為什么這些組蛋白不去那里組織宿主 DNA 呢?”

在受感染的變形蟲細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的“病毒工廠”中，巨型病毒將它們的 DNA 打包成束。研究小組發(fā)現(xiàn)，這些束比真核核小體更不穩(wěn)定，更不緊湊。這種松散的包裝可以使病毒基因組易于訪問，讓宿主蛋白質(zhì)復(fù)制病毒復(fù)制所需的基因。研究小組發(fā)現(xiàn)，如果沒有組蛋白，病毒就無法組織其 DNA，也無法成功感染變形蟲。

關(guān)于病毒組蛋白的許多問題仍然存在。例如，研究人員不知道為什么它們成對融合，或者為什么病毒首先具有核小體。Luger 指出，其他病毒可以在沒有 DNA 結(jié)構(gòu)的情況下成功復(fù)制。

美國國家癌癥研究所的生物化學(xué)家 Yamini Dalal 和 Daniël Melters 說，巨型病毒如何獲得組蛋白基因并加以利用“是核小體進(jìn)化過程中那些令人著迷的‘神秘人物’之一”。他們補(bǔ)充說，Luger 團(tuán)隊(duì)的新論文擴(kuò)大了跨越生命王國的核小體結(jié)構(gòu)的龐大目錄。“這項(xiàng)工作明確表明，這些病毒組蛋白可以組裝成非常類似于它們的真核對應(yīng)物的核小體。”

標(biāo)簽： 巨型變形蟲感染病毒