PNAS：揭秘保守的病毒感染机制

近年来人们发现，包括HIV、Ebola在内的许多病毒，都会利用细胞的蛋白复合体ESCRT为自己打开出口，以便从受感染细胞释放出去。现在，印第安纳大学和蒙大拿州立大学的生物学家发现，感染古生菌的病毒也采用了同样的策略，说明挟持ESCRT是一个古老而保守的机制，这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

　　

生物通报道：近年来人们发现，包括HIV、Ebola在内的许多病毒，都会利用细胞的蛋白复合体ESCRT（Endosomal Sorting Complexes Required for Transport）为自己打开出口，以便从受感染细胞释放出去。

现在，印第安纳大学和蒙大拿州立大学的生物学家发现，感染古生菌的病毒也采用了同样的策略，说明挟持ESCRT是一个古老而保守的机制，这项研究发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

这一发现令科学家们非常惊讶，因为包括植物和动物在内的真核生物，与古生菌差异非常大，古生菌细胞中甚至还没有明确的核结构。

这项研究中的古生菌是Sulfolobus solfataricus，这是一种存在于火山泉中的嗜热菌，能够在极端环境下（高温）生存。研究人员对感染该古生菌的病毒STIV进行研究，发现STIV与许多感染人类的病毒一样，都依赖宿主的ESCRT复合体来完成自己的生活周期。

研究人员通过被称为双杂交筛选的分子生物学技术，解析STIV和ESCRT蛋白之间的相互作用。这一技术可以检测蛋白之间，或者蛋白与DNA之间的结合情况。研究显示，STIV病毒的主要衣壳蛋白B345与ESCRT复合体中的SSO0619相互作用，而病毒蛋白C92与ESCRT复合体中的SSO0910存在相互作用。

随后，研究人员分别通过荧光显微技术（epiflouresence microscopy）和透射电镜，在被STIV感染的细胞中，定位ESCRT复合体的各组分。研究显示，在被感染的S. solfataricus细胞中，出现了ESCRT复合体的Vps4蛋白，而该蛋白不存在于未被感染的细胞。研究人员指出，当病毒蛋白C92表达并使细胞瓦解时，细胞膜中会形成金字塔结构，而Vps4就位于这一结构之中。若C92受到抑制，Vps4就不会出现。

文章总结道，在嗜热菌S. solfataricus受到感染时，Vps4被招募到病毒的出芽位点。值得注意的是，有研究表明，当HIV感染人体时，真核ESCRT复合体中的Vps4蛋白也出现在病毒的出芽位点上。

“我们认为，在STIV感染过程中，ESCRT具有双重功能。第一，通过病毒B345蛋白和宿主SSO0619蛋白的相互作用，ESCRT帮助构建STIV的病毒颗粒，”这项研究的领导者之一，印第安纳大学的Stephen D. Bell教授说。“第二，C92所形成的金字塔结构与ESCRT的Vps4蛋白有关，说明在病毒瓦解细胞的过程中ESCRT具有至关重要的作用。”

在植物和动物中，ESCRT复合体对于细胞分裂非常关键。有研究显示，ESCRT复合体在古生菌中也扮演着类似的角色。而在这两种截然不同的体系中，ESCRT复合体都被病毒所利用。

研究人员指出，病毒挟持ESCRT的机制相当古老，早在古生菌和真核生物分支前就已演化形成。“这项研究可以帮助人们进一步了解，宿主和病毒互作的演化。更重要的是，我们展示了一个简单的新模式系统，有助于深入研究病毒劫持细胞的机制，”Bell教授说。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Functional interplay between a virus and the ESCRT machinery in Archaea

Recently it has been discovered that a number of eukaryotic viruses, including HIV, coopt the cellular Endosomal Sorting Complex Required for Transport (ESCRT) machinery to affect egress from infected cells. Strikingly, the ESCRT apparatus is conserved in a subset of Archaea, including members of the genus Sulfolobus where it plays a role in cytokinesis. In the current work, we reveal that the archaeal virus Sulfolobus turreted icosahedral virus isolated from Yellowstone National Park's acidic hot springs also exploits the host ESCRT machinery in its replication cycle. Moreover, perturbation of normal ESCRT function abrogates viral replication and, thus, prevents establishment of a productive Sulfolobus turreted icosahedral virus infection. We propose that the Sulfolobus ESCRT machinery is involved in viral assembly within the cytoplasm and in escape from the infected cell by using a unique lysis mechanism. Our results support an ancient origin for viruses “hijacking” ESCRT proteins to complete their replication cycle and thus identify a critical host–virus interaction conserved between two domains of life.