研究介绍
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研究背景
Background
疱疹病毒（Herpesviridae），作为一类拥有高度复杂生命周期的病毒，其核外排过程是病毒生命周期中的一大关键。这一过程不仅关乎病毒的传播，更涉及一系列复杂的分子机制与蛋白质相互作用。尽管已有研究揭示了部分关键蛋白质的作用，但背后的分子机制仍是一个未解的谜团。
研究目的
Objectives
本研究的主要目的是通过先进的成像技术和分子生物学手段，深入分析疱疹病毒在体内（in situ）核外排过程中的分子可塑性（molecular plasticity），具体包括：
1. 确定在核外排过程中涉及的关键病毒和宿主蛋白质。
2. 解析这些蛋白质如何协同作用促进病毒颗粒的外排。
3. 探讨分子层面上蛋白质与核膜的相互作用。
研究方法
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研究亮点
1、光学荧光显微镜（Optical Fluorescence Microscopy）：用于实时观察活细胞中病毒和宿主蛋白质的动态相互作用
2、冷冻显微镜（Cryo-Microscopy）：提供高分辨率的病毒和细胞结构图像，详细展示分子水平的变化。
3、生化分析（Biochemical Analysis）：用于鉴定和功能分析参与核外排过程的病毒和宿主蛋白质。
研究发现
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1.囊泡形成机制：
研究通过冷冻显微镜观察发现，疱疹病毒在细胞核内膜上形成了独特的囊泡结构，这些囊泡像一个个精心设计的“快递包裹”，将病毒颗粒安全地运送到细胞质中。这一过程为我们揭示了病毒在宿主细胞内传播的新机制（图1）。
图1 疱疹病毒出核的各个阶段示意图
2.关键病毒蛋白质的作用：
UL31和UL34这两种疱疹病毒蛋白质在核外排过程中扮演了核心角色。研究发现UL31与核膜蛋白质紧密结合，促进了囊泡的形成；而UL34则与UL31协同作用，确保了病毒颗粒的顺利封装和外排。这一发现为我们理解病毒与宿主细胞之间的相互作用提供了新的视角（图2）。
图2 疱疹病毒在核出口处形成有序的晶格
3.蛋白质相互作用和功能：
通过生化分析和成像技术，研究人员详细解析了UL31和UL34之间的相互作用以及它们与核膜蛋白质的结合模式。这些相互作用为囊泡的形成和病毒外排提供了重要的分子机制支持。同时，作者也发现了其他参与核外排过程的蛋白质，并初步揭示了它们之间的相互作用网络（图3）。
图3 疱疹病毒衣壳子断层平均揭示五边形顶点蛋白质的相互依赖
4.分子可塑性：
研究揭示了疱疹病毒在核外排过程中展现出的惊人分子可塑性。这些病毒蛋白质能够灵活适应宿主细胞环境的变化，调整自己的功能和位置，确保核外排的高效进行。这种可塑性不仅体现在蛋白质的功能上，还体现在它们在细胞内的动态分布和相互作用上。
研究讨论
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本研究揭示了疱疹病毒核外排复合体（NEC）在病毒生命周期中的重要作用，特别是其与核衣壳的复杂相互作用。NEC能够形成寡聚体结构并调节细胞膜，但其与核衣壳的招募过程并非刚性，表明存在灵活的分子机制。NEC通过六边形片层与无序区域相间排列形成球形囊泡，展现了其结构的复杂性和动态性。这些发现不仅增进了对疱疹病毒核外排机制的理解，也为抗病毒策略的开发提供了新的思路。
参考文献
[1] Pražák, V., Mironova, Y., Vasishtan, D. et al. Molecular plasticity of herpesvirus nuclear egress analysed in situ. Nat Microbiol (2024).
PROFILE
Kay Grünewald
Group Leader, Deputy Director, Facility Director (ALFM and Cryo-EM), Speaker of LSC InterACt
Kay Grünewald，病毒学领域的杰出研究者，以其对病毒结构的深入探索而备受瞩目。他率先将电子冷冻断层扫描技术应用于孤立病毒的研究，成功揭示了多种病毒的三维超分子组织，如单纯疱疹病毒、HIV-1和布尼亚病毒等。随后，他将研究焦点转向病毒感染的细胞生物学，深入理解病毒生命周期中的分子机制。Kay Grünewald的工作不仅深化了我们对病毒结构的认识，也为抗病毒药物的开发提供了重要基础，是病毒学领域的重要贡献者。
END
文案 | 晶体转业
排版 | 晶体转业
审核 | 晶体转业
发布｜姜笑南
世界生命科学大会
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