病毒往往會(huì)依賴宿主細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制,但病毒是如何誘導(dǎo)宿主轉(zhuǎn)錄自身的遺傳信息來制造病毒顆粒的呢?幾十年來,科學(xué)家們一直在研究一種名為λ(lambda)的噬菌體來試圖找到答案。
近日,一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Molecular Cell上的研究報(bào)告中,來自柏林夏里特醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們利用高分辨率的冷凍電鏡技術(shù)成功解析了上述過程。
沒有宿主就沒有病毒,盡管病毒能通過宿主外環(huán)境來傳播擴(kuò)散,但其仍需要宿主來進(jìn)行繁殖,病毒缺少?gòu)?fù)雜的結(jié)構(gòu)來將遺傳信息進(jìn)行轉(zhuǎn)錄并轉(zhuǎn)化成為新的病毒顆粒,這也就是為何所有病毒都需要使用宿主細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)的原因;長(zhǎng)期以來,科學(xué)家們一直在研究病毒成功利用宿主細(xì)胞功能的機(jī)制,如今他們對(duì)細(xì)菌噬菌體進(jìn)行了深入研究,噬菌體能依賴細(xì)菌宿主細(xì)胞來進(jìn)行繁殖。
此前研究人員發(fā)現(xiàn),λ噬菌體能將自身的遺傳信息引入到宿主細(xì)胞中,并將其插入到宿主細(xì)胞基因組的特殊位點(diǎn)中;RNA聚合酶是一種負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄遺傳信息的蛋白質(zhì)復(fù)合體,其能在細(xì)菌基因的末端停止閱讀相關(guān)信息,并忽略所插入的病毒基因;λ噬菌體能利用一種特殊的技巧,抑制RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄過程,其能引入lambda-N(λN),這是一種微小蛋白,其能吸附到宿主RNA聚合酶上并驅(qū)動(dòng)RNA聚合酶對(duì)病毒的基因繼續(xù)轉(zhuǎn)錄;截止到目前為止,研究人員并不清楚λN是如何完成上述過程的,這項(xiàng)研究中,研究人員就利用高分辨率成像技術(shù)對(duì)RNA聚合酶-λN復(fù)合體的3-D結(jié)構(gòu)進(jìn)行了成像研究,這就能幫助他們清楚地解釋?duì)薔的作用原理。
研究人員分別制造出了大型蛋白復(fù)合體的各個(gè)組分,將這些組分組裝后,將其放入一層薄薄的水膜中并對(duì)其進(jìn)行冷凍處理,利用冷凍電鏡技術(shù),研究人員從不同角度對(duì)蛋白復(fù)合體進(jìn)行了總共70萬張圖像的分析,隨后來計(jì)算其三維結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就告訴我們,小型的病毒λN蛋白能將RNA聚合酶的兩部分密封在一起,一旦其到達(dá)細(xì)菌基因末端的停止信號(hào)時(shí)就能抑制其發(fā)生分裂。
RNA聚合酶就能夠在抵達(dá)病毒基因時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)錄,一旦所有的病毒基因被讀取完畢,病毒就能夠利用宿主細(xì)胞來制造子代病毒,研究結(jié)果解釋了科學(xué)家們長(zhǎng)期的研究難點(diǎn),相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)有望幫助研究人員開發(fā)新型的抗菌藥物。
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