新冠“加冕”的細胞生物學竅門

新冠病毒的忽然來襲是個愁死人的事。

大家都不禁好奇，這個攪得全球天翻地覆的小東西到底長什么樣，為什么有這么大能量？當然，最簡單的答案就是，冠狀病毒如其名，是一個個表面戴“冠”的圓球。這些球面上的“冠”實際是蛋白質，球面是生物膜，而球里則藏著核酸。

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要搞得天翻地覆，病毒就要想辦法 “克隆”出一個大部隊來。但是病毒的基因組特別簡單，能造出干力氣活的蛋白就那么幾個，每個蛋白都已經(jīng)被分了很多任務。比如組成“冠”的蛋白，被稱為Spike或 S蛋白。就這一個蛋白，需要先識別宿主細胞表面的受體，再完成和宿主膜屏障的融合，才能把作為遺傳物質的核酸精準的投放到宿主細胞里面。

即使這樣，病毒蛋白團隊能干的全部事情也遠不足以克隆部隊。這時候，精怪的病毒自然就想到了宿主細胞的“豪華裝備”。不過要用好這些裝備，病毒還需要掌握一系列的細胞生物學竅門。

圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023

新冠克隆司令部剛成立，就碰到了這樣一個超級難題：怎么給新病毒“加冕”戴冠?！肮凇钡故呛蒙a(chǎn)，就剛才提到的S蛋白。但這是個刁鉆的“整合膜蛋白”，像一顆大頭螺絲釘一樣，生產(chǎn)出來時一定要有一段（跨膜區(qū)）“擰”在生物膜這塊“鐵板”里面；一旦擰進去就不可能再拔出來；如果擰反了（大頭朝外還是朝里），這顆釘子就廢了，組裝出來的病毒哪里還會有冠。更令人煩惱的事，宿主細胞里的鐵板太多了，如果擰在帶不走拆不開的鐵板上，這些釘子就白生產(chǎn)了，只能拱手送給宿主了。

于是司令部翻了一下細胞生物學的教材，發(fā)現(xiàn)細胞里最擅長解決這類問題就是內質網(wǎng)。比如，細胞膜上的整合膜蛋白（螺絲釘）就是在內質網(wǎng)被擰到生物膜（鐵板）里去的。造釘子和幫著擰釘子的機器在內質網(wǎng)這里都是現(xiàn)成的，病毒只要摻進生產(chǎn)S蛋白的核酸模版，“加冕”第一步就萬事大吉了。更神奇的是，被擰上釘子的內質網(wǎng)鐵板還可以整張帶走，再貼到生產(chǎn)線下游的高爾基體等。這樣，“可以帶走”的事又有眉目了。司令部里一片歡騰，大家忽然毫不羞恥的覺得寄生生活真好……

圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023

方案出來了，病毒的核酸兵分兩路，一部分去搞復制克隆，另一部分去內質網(wǎng)那里生產(chǎn)S蛋白。生產(chǎn)的結果是，S蛋白這些釘子大頭朝里的被擰著內質網(wǎng)膜上。司令部一度又產(chǎn)生分歧，一些聲音表示，我們要S大頭朝外，內質網(wǎng)怎么瞎搞，但另一些聲音更懂細胞生物學，表示不要著急，再看看形勢的發(fā)展。

圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023

果然，S們被打包裝運到內質網(wǎng)上冒出來的泡泡里，稀里糊涂的來到了一個叫內質網(wǎng)高爾基體中間區(qū)室（英文名字叫ERGIC）的地方。他們眼睜睜看著其他膜蛋白靠著類似的物流方式去了高爾基體，溶酶體或者細胞膜上。大家心想，不能再往前走一步了，再走也許就要永遠被禁錮在這個細胞里面了。

圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023

這時，另一路兵馬復制出了一大堆準備塞進新病毒的“核酸包”，這些核酸包被吸引到了ERGIC附近，并看到了大頭朝里的S蛋白們，核酸包湊了過去，齊心協(xié)力往里擠，竟然將含有S的膜一整片擠下來，結果連膜和蛋白帶核酸一起掉進了ERGIC里面。

大家回過神來一看，這不正好是一個個完整的新病毒嗎，核酸也包起來了，膜也有了，膜上的S蛋白們被這樣一折騰，變成了大頭朝外，“加冕”就此完成。最后，包裹了大部隊的ERGIC和細胞膜發(fā)生了融合，新病毒們成功的逃離了被各種利用的宿主細胞，開始了新的克隆之路。

圖片來源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023

病毒們沾沾自喜，細胞生物學的竅門幫了大忙。裝備豪華的細胞們長嘆一聲：“也虧它們想的出來……”.

參考資料：

[1] Human Coronavirus: Host-Pathogen Interaction. Fung TS, Liu DX. Annu Rev Microbiol. 2019 Sep 8;73:529-557. doi: 10.1146/annurev-micro-020518-115759. Epub 2019 Jun 21.PMID: 31226023