PNAS、Nature子刊展现病毒感染的全新一面

　　

生物通报道：许多双链DNA病毒通过注入自己的遗传学物质来感染宿主细胞。那么，包装在病毒衣壳里的坚硬DNA是怎样进入细胞的呢？

Carnegie Mellon大学的生物物理学家Alex Evilevitch，通过两项研究为人们展示了病毒感染的全新一面。研究显示，病毒感染时其DNA会发生相变（phase transition），从坚硬的晶体状态转变为类似液体的状态，以便进入宿主细胞。这两项研究分别发表在Nature Chemical Biology杂志和美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

这些研究为抗病毒治疗提供了一种全新的靶标。目前绝大多数抗病毒药物的作用机制是，令病毒蛋白失活。然而病毒演化得很快，会对这样的药物产生抗药性。Evilevitch相信，自己的研究为人们提供了预防病毒感染的新途径，即阻断病毒DNA的相变过程。这样的治疗可以将所有疱疹类病毒一网打尽，而且病毒发展出抗性的可能性很小。

“我们发现，包装DNA的物理特性，在病毒感染的传播中起到了非常重要的作用，而且这种特性是很普遍的，”Carnegie Mellon大学的副教授Evilevitch说。“在此基础上，人们可以开发与病毒基因序列或蛋白结构无关的抗病毒疗法。病毒是很难对这种疗法产生抗性的。”

不论是感染细菌、植物还是动物的病毒，大多有着非常类似的结构：病毒衣壳包裹着病毒基因组（DNA或RNA）。在许多DNA病毒中，核酸长链紧紧缠绕形成晶体结构。这些遗传物质的堆叠产生了排斥，给蛋白衣壳施加了很大的压力。Evilevitch之前的研究显示，这种压力最终将DNA推出病毒衣壳，进入宿主细胞。病毒衣壳上的DNA出口，跟一条DNA链差不多宽。（延伸阅读：Cell：首次证实四十年病毒包装理论）

为何DNA能够轻松穿过这么小的出口呢？为了回答这个问题，Evilevitch对感染人的1型单纯疱疹病毒（HSV-1）和感染细菌的噬菌体λ进行了研究。

在HSV-1研究中（发表在Nature Chemical Biology杂志上），Evilevitch着手分析了病毒成功感染的物理条件。他通过原子力显微镜和X射线小角散射（SAXS）发现，细胞内的离子环境和温度能够改变病毒内DNA的流动性。当离子条件类似神经元和上皮细胞（HSV-1的感染目标），温度接近感染温度（体温37度）时，HSV-1病毒DNA的流动更为顺畅。

在噬菌体λ研究中（发表在PNAS杂志上），Evilevitch通过超灵敏的微量量热法和SAXS证实，噬菌体感染时的确存在一个从固态到液态的DNA相变过程。在感染温度下，噬菌体DNA出现从固态到液态的无序化，提升了DNA的移动能力，并最终感染细胞。

 

生物通推荐原文：Solid-to-fluid-like DNA transition in viruses facilitates infection.