作者 ∣胡俊杰
责编 ∣吉 佳
新冠病毒的忽然来袭是个愁死人的事
大家都不禁好奇⇊
疑问
这个搅得全球天翻地覆的小东西到底长什么样?
为什么有这么大能量?
冠状病毒如其名,是一个个表面戴“冠”的圆球。
这些球面上的“冠”实际是蛋白质,
球面是生物膜,
而球里则藏着核酸。
答疑
图片来源: Shutterstock
要搞得天翻地覆
病毒就要想办法 “克隆”出一个大部队来
但是病毒的基因组特别简单,能造出干力气活的蛋白就那么几个,每个蛋白都已经被分了很多任务。比如组成“冠”的蛋白,被称为Spike或 S蛋白。就这一个蛋白,需要先识别宿主细胞表面的受体,再完成和宿主膜屏障的融合(参见生物膜的分分合合),才能把作为遗传物质的核酸精准的投放到宿主细胞里面。
即使这样,病毒蛋白团队能干的全部事情也远不足以克隆部队。这时候,精怪的病毒自然就想到了宿主细胞的“豪华装备”。不过要用好这些装备,病毒还需要掌握一系列的细胞生物学窍门:
图片来源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023
新冠克隆司令部刚成立,
就碰到了这样一个超级难题:
怎么给新病毒“加冕”戴冠?
“冠”倒是好生产,就是刚才提到的S蛋白。
但这是个刁钻的“整合膜蛋白”,像一颗大头螺丝钉一样,生产出来时一定要有一段(跨膜区)“拧”在生物膜这块“铁板”里面;一旦拧进去就不可能再拔出来;如果拧反了(大头朝外还是朝里),这颗钉子就废了,组装出来的病毒哪里还会有冠。
更令人烦恼的事,宿主细胞里的铁板太多了,如果拧在带不走拆不开的铁板上,这些钉子就白生产了,只能拱手送给宿主了。
图片来源:作者绘制
于是司令部翻了一下细胞生物学的教材,发现细胞里最擅长解决这类问题就是内质网。比如,细胞膜上的整合膜蛋白(螺丝钉)就是在内质网被拧到生物膜(铁板)里去的。造钉子和帮着拧钉子的机器在内质网这里都是现成的,病毒只要掺进生产S蛋白的核酸模版,“加冕”第一步就万事大吉了。更神奇的是,被拧上钉子的内质网铁板还可以整张带走,再贴到生产线下游的高尔基体等。
图片来源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023
看来“可以带走”的事又有眉目了。司令部里一片欢腾,大家忽然毫不羞耻的觉得寄生生活真好……
方案出来了,病毒的核酸兵分两路,一部分去搞复制克隆,另一部分去内质网那里生产S蛋白。生产的结果是,S蛋白这些钉子大头朝里的被拧在内质网膜上。
司令部一度又产生分歧:
一些声音:
我们要S大头朝外,内质网怎么瞎搞?
另一些更懂细胞生物学的声音:
不要着急,再看看形势的发展……
图片来源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023
果然,
S们被打包装运到内质网上冒出来的泡泡里,
稀里糊涂的来到了一个叫:
内质网高尔基体中间区室(ERGIC)的地方。
他们眼睁睁看着其他膜蛋白靠着类似的物流方式去了高尔基体,溶酶体或者细胞膜上。大家心想,不能再往前走一步了,再走也许就要永远被禁锢在这个细胞里面了。
图片来源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023
这时,另一路兵马复制出了一大堆准备塞进新病毒的“核酸包”,这些核酸包被吸引到了ERGIC附近,并看到了大头朝里的S蛋白们,核酸包凑了过去,齐心协力往里挤,竟然将含有S的膜一整片挤下来,结果连膜和蛋白带核酸一起掉进了ERGIC里面。
大家回过神来一看,这不正好是一个个完整的新病毒吗,核酸也包起来了,膜也有了,膜上的S蛋白们被这样一折腾,变成了大头朝外,“加冕”就此完成。
最后,
包裹了大部队的ERGIC和细胞膜发生了融合,
新病毒们成功的逃离了被各种利用的宿主细胞,
开始了新的克隆之路。
图片来源: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31226023
病毒们沾沾自喜,
细胞生物学的窍门帮了大忙!
装备豪华的细胞们长叹一声:
“也亏它们想的出来……”
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