與其他蛋白質(zhì)不同的蛋白質(zhì)似乎是造成地球上最常見(jiàn)動(dòng)物胃部紊亂的部分原因。萊斯大學(xué)對(duì)線蟲特有的奧賽病毒的研究結(jié)果表明，這種蠕蟲構(gòu)成了地球上80%的生物，它揭示了一種融合蛋白的分子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形成了不尋常的纖維并將病毒附著在細(xì)胞上并感染它們。由結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Yizhi Jane Tao和遺傳學(xué)家Weiwei Zhong領(lǐng)導(dǎo)的研究人員表示，這種蛋白質(zhì)是第一種具有潛在抗病毒應(yīng)用的五聚體纖維。他們希望它能指導(dǎo)生物工程師，因?yàn)樗麄冮_(kāi)發(fā)出可以感染新蠕蟲宿主的病毒的合成變異，包括感染人類和動(dòng)物的寄生蟲。

他們的研究在開(kāi)放獲取期刊PLOS Pathogens中有詳細(xì)介紹。

Orsay病毒是第一個(gè)感染秀麗隱桿線蟲的病毒，于2011年在法國(guó)被發(fā)現(xiàn)。它不會(huì)殺死蠕蟲，但會(huì)感染它的消化道。三年前，賴斯研究人員贏得了詳細(xì)描述病毒完整晶體結(jié)構(gòu)的競(jìng)賽 - 這是確定其機(jī)制的關(guān)鍵步驟 - 然后贏得了國(guó)家衛(wèi)生研究院的一項(xiàng)重要資助，以便對(duì)其進(jìn)行研究。

他們所謂的δ蛋白質(zhì)是構(gòu)成奧賽病毒的三種蛋白質(zhì)之一。其他的是病毒衣殼和RNA依賴性RNA聚合酶(RdRP)，它們分別負(fù)責(zé)保護(hù)和復(fù)制病毒基因組。突出的δ蛋白似乎負(fù)責(zé)將病毒結(jié)合到細(xì)胞表面，從而使感染成為可能。

陶說(shuō)，這種功能并不是獨(dú)一無(wú)二的，但蛋白質(zhì)的形態(tài)與眾不同。表達(dá)后，各個(gè)δ單元立即聚集成稱為五聚體蛋白的五單位纖維，使病毒的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出衣殼，并允許它們探測(cè)細(xì)胞上的受體靶標(biāo)。

纖維也可作為獨(dú)立單元存在，有望破壞傳染病。研究人員合成了自由浮動(dòng)的五聚體δ纖維并將其喂養(yǎng)到秀麗隱桿線蟲中，在那里它們迅速填充細(xì)胞受體位點(diǎn)。當(dāng)研究人員將這些蠕蟲暴露給奧賽時(shí)，病毒無(wú)法傳遞其傳染性負(fù)荷。

研究人員沒(méi)有在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)單個(gè)δ亞基，這表明蛋白質(zhì)被編程為僅組裝成五單元纖維。雖然蛋白質(zhì)纖維并不常見(jiàn)于病毒，但陶說(shuō)這是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)形成五聚體纖維的分子。

主要作者和賴斯研究生Yanlin Fan和Yusong Guo不僅詳細(xì)介紹了蛋白質(zhì)的同質(zhì)結(jié)構(gòu)，還捕獲了他們生產(chǎn)的超細(xì)尖峰的電子顯微鏡圖像。

“這種病毒只編碼三種蛋白質(zhì)，所以我們知道這一種必須是重要的，”陶說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)X射線晶體學(xué)和電子顯微鏡分析了分子的結(jié)構(gòu)和功能。“通過(guò)研究Orsay的復(fù)制周期，我們了解到它是一種受體結(jié)合蛋白。病毒首先必須識(shí)別一個(gè)允許的宿主并進(jìn)入細(xì)胞，這種蛋白質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)這種功能。”

鐘說(shuō)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的缺乏纖維的病毒突變體不能感染蠕蟲。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，自由漂浮的δ蛋白纖維會(huì)與蠕蟲細(xì)胞上的受體結(jié)合，同時(shí)保護(hù)它們。“瑩剛剛用三角洲蛋白摻雜了蠕蟲，這種蛋白質(zhì)飽和并鎖定受體，”她說(shuō)。“然后她加了病毒，無(wú)法感染它們。”

Zhong指出，自從發(fā)現(xiàn)Orsay感染秀麗隱桿線蟲的能力以來(lái)，已發(fā)現(xiàn)兩種相關(guān)的病毒Santeul和LeBlanc感染了類似的線蟲C.briggsae。她說(shuō)，所有這些都會(huì)導(dǎo)致腸道癥狀，而不會(huì)殺死蠕蟲，但測(cè)試表明奧賽不會(huì)感染C. briggsae，Santeul和LeBlanc也不會(huì)感染秀麗隱桿線蟲。

鐘說(shuō)，不尋常蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以幫助生物工程師合成定制版本，以產(chǎn)生針對(duì)寄生蟲的新病毒。“通過(guò)研究纖維的結(jié)合尖端，也許我們可以弄清楚為什么三角洲識(shí)別特定種類的蠕蟲，”她說(shuō)。

下一步將是弄清楚病毒有效載荷如何進(jìn)入細(xì)胞，Orsay被復(fù)制 - 然后是如何感染其他人。“但發(fā)現(xiàn)這種結(jié)合蛋白是一個(gè)良好的開(kāi)端，”陶說(shuō)。“它很新穎，令人大開(kāi)眼界。”