揭示病毒利用宿主細胞制造子代病毒顆粒的分子機制

病毒往往會依賴宿主細胞進行復制，但病毒是如何誘導宿主轉錄自身的遺傳信息來制造病毒顆粒的呢？幾十年來，科學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，一項刊登在國際雜志Molecular Cell上的研究報告中，來自柏林夏里特醫學院的科學家們利用高分辨率的冷凍電鏡技術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境來傳播擴散，但其仍需要宿主來進行繁殖，病毒缺少復雜的結構來將遺傳信息進行轉錄并轉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胞的分子結構的原因；長期以來，科學家們一直在研究病毒成功利用宿主細胞功能的機制，如今他們對細菌噬菌體進行了深入研究，噬菌體能依賴細菌宿主細胞來進行繁殖。

此前研究人員發現，λ噬菌體能將自身的遺傳信息引入到宿主細胞中，并將其插入到宿主細胞基因組的特殊位點中；RNA聚合酶是一種負責轉錄遺傳信息的蛋白質復合體，其能在細菌基因的末端停止閱讀相關信息，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聚合酶上并驅動RNA聚合酶對病毒的基因繼續轉錄；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，這項研究中，研究人員就利用高分辨率成像技術對RNA聚合酶-λN復合體的3-D結構進行了成像研究，這就能幫助他們清楚地解釋λN的作用原理。

文章中，研究人員分別制造出了大型蛋白復合體的各個組分，將這些組分組裝后，將其放入一層薄薄的水膜中并對其進行冷凍處理，利用冷凍電鏡技術，研究人員從不同角度對蛋白復合體進行了總共70萬張圖像的分析，隨后來計算其三維結構，研究者Ferdinand Krupp解釋道，這些結構的本質就告訴我們，小型的病毒λN蛋白能將RNA聚合酶的兩部分密封在一起，一旦其到達細菌基因末端的停止信號時就能抑制其發生分裂。

正因為上述作用的存在，RNA聚合酶就能夠在抵達病毒基因時繼續轉錄，一旦所有的病毒基因被讀取完畢，病毒就能夠利用宿主細胞來制造子代病毒，本文研究結果解釋了科學家們長期的研究難點，相關研究發現有望幫助研究人員開發新型的抗菌藥物。