反转录病毒在细胞之间搭建细胞质“桥”

【字体: 时间:2007年02月14日 来源:生物通

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  生物通报道:反转录病毒(Retroviruses)利用其搭建细胞质桥,从被感染的细胞向健康细胞移动。耶鲁大学研究人员在解析反转录病毒利用细胞装置感染健康细胞的机理的研究过程中,捕获了病毒在受感染细胞和靶细胞之间细长细胞质微丝上的分布的图象。

  

生物通报道:反转录病毒(Retroviruses)利用其搭建细胞质桥,从被感染的细胞向健康细胞移动。

在解析反转录病毒利用细胞装置感染健康细胞的机理的研究过程中,研究人员捕获了病毒在受感染细胞和靶细胞之间细长细胞质微丝上的分布的图象。利用高清晰活体成像技术,研究人员发现了这一前所未知的病毒传播模型。“病毒好像是从一个细胞步行到另一个细胞,”美国国家癌症研究所Dimiter Dimitrov(未参与该项研究)说。研究详细内容刊登于本周《Nature Cell Biology》。

研究小组带头人、耶鲁大学Walther Mothes将健康细胞和被小鼠白血病病毒(murine leukemia virus,MLV)感染的细胞共培养,发现由被感染的细胞移动到靶细胞的病毒颗粒大部分是沿丝状伪足(filopodia)运动的。这些结构名为cytonemes,与果蝇中细胞信号传递相关的丝状伪足类似。Mothes说这项工作首次证明cytonemes可以在细胞和细胞之间传递配体——本次实验中是病毒。

为了观察运动中的病毒,研究人员对感染细胞中的衣壳蛋白和未感染细胞中的MLV受体进行标记,并将这两种细胞共培养于盖玻片和载玻片之间,定时在荧光显微镜下观察。结果显示病毒颗粒似乎是从未感染细胞中萌发的,沿着cytonemes到达靶细胞——这种旅行约为20分钟。Mothes说这些似乎解释了为何病毒在培养基中的传播速度会上升1000多倍。

研究发现,Cytonemes只有在感染细胞和健康细胞之间才能形成。利用细胞内吞作用,未感染细胞吞入感染细胞的丝状伪足,直至两个细胞之间形成稳定的约为30微米长的桥梁。研究人员发现病毒运动的方向与cytonemes延伸的方向相反,利用肌动蛋白驱动流(actin-driven flow,生物通编者译)到达靶点。“actin-myosin II是一种最强的细胞发动机,” Mothes说,“病毒真是聪明,利用这种机制在细胞之间跳跃。”

Mothes与其同事还发现病毒衣壳蛋白Env和病毒受体都聚集在cytonemes的末端,说明这两种蛋白相互作用,以锚定结构。确实如此,研究人员添加Env细胞外区域的中和抗体后,“桥梁塌陷”;缺乏野生型Env的感染细胞,没有桥梁形成。

“这是一个迷人的新途径,这种途径里病毒似乎被传送,”未参与研究的美国国立癌症研究所科研人员Sriram Subramaniam说,弄清此过程有助于寻找其它相关传递模式。

近期研究指出了另一种传递模式——病毒利用在携带病毒的树突状细胞和健康T细胞之间形成的所谓的传染性突触(infectious synapse,生物通编者译)进行传递。如同华盛顿天主教大学(Case Western Reserve University in Cleveland)David McDonald在2003年所描述的那样,HIV等反转录病毒利用这种免疫机制,向未感染的T细胞扩散。“如果细胞有大的接触面,如传染性突触,病毒很有可能通过它们传递”,McDonald 说,“但在其它装置中,如组织中的巨噬细胞,这些丝状伪足桥梁对传播而言更为重要。”(生物通记者 子元)

参考:

N.M.Sherer, et al., "Retroviruses can establish filopodial bridges for efficient cell-to-cell transmission," Nat Cell Biol, Feb 11, 2007.

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