登上《細(xì)胞》封面：為了生存，這些病毒竟長(zhǎng)成了“檸檬”

不過(guò)，這些形態(tài)并不是病毒的全部。在地球上某些環(huán)境極為嚴(yán)苛的隱秘角落，科學(xué)家找到了更多形態(tài)怪異，能感染古菌的病毒，紡錘狀病毒就是其中之一。這些兩頭尖、中間飽滿，形似一枚枚檸檬的病毒從何而來(lái)？

近期，由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)與法國(guó)巴斯德研究所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在一篇論文中揭開(kāi)了紡錘狀病毒的演化路徑。作者指出，這些病毒由柱狀病毒演化而來(lái)，而形態(tài)的變化給它們帶來(lái)了巨大的生存優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)研究也被選為最新一期《細(xì)胞》雜志的封面文章。

“現(xiàn)在，我們認(rèn)識(shí)到一種新的模式，來(lái)解釋蛋白質(zhì)如何組成病毒用于包裝DNA的衣殼，”論文通訊作者，弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Edward H。 Egelman教授說(shuō)，“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅能幫助我們理解特定的病毒如何演化而來(lái)，還有望為藥物、疫苗的遞送提供新途徑。”

這項(xiàng)研究分析的對(duì)象是硫化葉菌單尾病毒1（SMV1），這種病毒的宿主生活在75~90℃的酸性火山熱液中。這些身處幾乎沸騰的極端環(huán)境的病毒，擁有一個(gè)神奇的特性：它們紡錘狀身體的一端，長(zhǎng)出了一條“尾巴”。研究團(tuán)隊(duì)指出，這個(gè)結(jié)構(gòu)很可能解釋了遠(yuǎn)古的柱狀病毒如何演化出今天的紡錘形態(tài)。

這項(xiàng)研究借助冷凍電鏡，獲得了SMV1蛋白質(zhì)衣殼的原子結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)，一種高度疏水的蛋白很可能在病毒顆粒組裝之前，就已經(jīng)整合到宿主的細(xì)胞膜上，并形成7條蛋白質(zhì)鏈，在紡錘狀病毒主體與尾部之間相互滑動(dòng)。

正是因?yàn)檫@些蛋白質(zhì)鏈，SMV1不再擁有固定的形狀，它們?nèi)缤与嘁粯樱弘S著螺旋柱狀的直徑發(fā)生變化，病毒的衣殼“膨脹”成接近球形，從而為遺傳物質(zhì)提供了更大的空間。與此同時(shí)，這些蛋白質(zhì)鏈組成了一個(gè)難以通過(guò)的障礙，以避免周?chē)乃嵝晕镔|(zhì)進(jìn)入并破壞病毒的DNA。

因此，這項(xiàng)研究說(shuō)明，今天這些紡錘形的病毒很可能是由遠(yuǎn)古的柱狀祖先演化而來(lái)。這些柱狀病毒包含的DNA非常有限，而蛋白質(zhì)衣殼向紡錘狀的轉(zhuǎn)變，可以讓SMV1相比于其祖先裝下更多遺傳物質(zhì)。從演化的角度來(lái)說(shuō)，可以攜帶更大的基因組，無(wú)疑是極其重要的變化。

Egelman教授總結(jié)道：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，認(rèn)識(shí)病毒如何演化至關(guān)重要。但我們同樣可以向病毒學(xué)習(xí)，并基于這些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)新技術(shù)。”