近年来,从西伯利亚解冻的永久冻土,到南极时光深处的冰层下,科学家们陆续发现了一些神秘的史前巨型病毒。在被锁进冰层封冻在时间胶囊中数千年后,因为气候变暖带来的机遇,它们又重新苏醒过来,焕发了活力。在俄罗斯西伯利亚发现的巨型病毒,甚至在永久冻土中封冻3万年后,仍然具有感染能力。
那么这些病毒究竟是如何感染宿主的,人类会不会受到感染呢?来自美国密歇根州立大学的科学家团队对此进行了研究,发现了病毒星门打开的环境条件。
巨型病毒的大小超过了300纳米,而一般的病毒,比如导致一般感冒的鼻病毒只有约30纳米。巨型病毒外壳坚固耐用,能够承受恶劣的环境条件,保护内部的病毒基因组。在这项研究中,科学家们分析4种巨型病毒,包括三种以前发现的病毒拟菌病毒(Mimivirus)、南极病毒(Antarctica virus)、桑巴病毒(Samba virus),以及一种新发现的图邦病毒(tupanvirusas),这是一些二十面体或形状像二十面体的病毒,看起来很是科幻。
这些病毒有一种特别的机制来释放它们的病毒基因组,在它们外壳顶点上,有一个海星形状的封口,科学家们称之为星门,在感染过程中,这些“海星”和星门打开,释放出病毒基因组。
由于病毒尺寸难以成像,研究过程中科学家们很难找到处于正在感染状态的病毒,这些病毒只占约百万分之一。研究人员为此开发了一种模拟感染阶段的新方法,他们对各种病毒进行了一系列严格的化学和环境处理,旨在模拟病毒在感染过程中可能遇到的状况。利用学校可以在原子层面成像的新型低温电子显微镜及扫描电子显微镜,研究人员可在感染过程中捕捉病毒和蛋白质,研究它们的结构。
结果发现,低pH值、高温和高盐是诱导病毒打开星门的三种环境条件。更重要的是,每一种情况都会导致感染的不同阶段。通过这些数据,科学家们设计了一个模型,可以更有效更可靠地模拟病毒感染,从而允许科学家们可靠地、高频率地模拟这些阶段,为未来的研究打开了大门,极大地简化了任何针对病毒的研究。
初步的研究产生了一些新的发现,例如病毒打开星门并不是简单地一次性松开,而是像拉链一样缓慢拉开,更新了科学家们对巨型病毒释放基因组策略的认识;而在病毒第一阶段释放蛋白质的过程中,科学家们发现蛋白质扮演着工人的角色,协调着病毒感染和劫持细胞繁殖能力以复制自身所需的许多生物过程。
不过,对于巨型病毒是否会感染人类,科学家们还没有获得更多发现,需要进行更深入的研究。但在此前的研究中,也报道了一些巨型病毒,比如拟菌病毒可能是某些肺炎的潜在病原体。
这项研究发表在5月8日《细胞》杂志上。
参考:
Phys:New study shines light on mysterious giant viruses
Cell:Structural and Proteomic Characterization of the Initiation of Giant Virus Infection
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