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引起“胃流感”的病毒株并不都一样

字号+作者:生物大神 来源:太子阁健康网 2019-07-03 10:41 我要评论() 收藏成功收藏本文

对四种诺如病毒株的一项新的结构分析显示,病毒的外壳大小和分子排列各不相同——这一惊人的发现可能有助于科学家开发疫苗。 '...

  对四种诺如病毒株的一项新的结构分析显示,病毒的外壳大小和分子排列各不相同——这一惊人的发现可能有助于科学家开发疫苗。

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  诺如病毒,一种已知的引起胃病的病毒,可以在不同的菌株之间有不同的外观。在这个从低温电子显微镜数据重建,红色和橙色的旋钮突出的病毒外壳。信贷:Joshua-Tor实验室

  胃病有不同的大小。

  诺如病毒以横扫日托所和游轮而闻名,它可以根据病毒株形成小型、中型和大型结构。

  这一发现于2019年6月10日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上,颠覆了近20年来关于诺如病毒的传统观点。到目前为止,科学家获得的关于这种病毒的唯一结构数据来自一种并不特别流行的单一毒株。

  “每个人都认为所有的菌株看起来都差不多——就像20年前解决的那个一样,”霍华德休斯医学研究所的研究员Leemor Joshua-Tor说。“事实证明他们没有!”

  Joshua-Tor的团队使用了一种称为低温电子显微镜(cryo-EM)的显微镜技术来观察四种病毒株的外壳,其中一种病毒导致了大约80%的诺如病毒爆发。该菌株的体积比先前报道的大71%。它的外壳也装饰着不同的分子尖刺图案。

  冷泉港实验室(CSHL)的结构生物学家Joshua-Tor说,这些结构细节对于研究疫苗或抗病毒治疗诺如病毒感染的科学家来说至关重要。虽然诺如病毒在美国每年导致约2100万食源性疾病病例,但目前还没有得到批准的治疗方法。

  目前至少有一种候选疫苗正在进行临床试验。但是CSHL研究的共同作者James Jung说,科学家需要考虑到这种病毒的新变异,所以任何新的疫苗都能抵御多种毒株。

  HHMI与Jung和Joshua-Tor进行了交谈,以了解更多关于“胃流感”的信息,以及他们如何最终解决了爆发病毒外壳的结构。

  不同的诺如病毒株可以有不同的大小和分子排列。一种被称为GII.4(右)的爆发菌株比科学家们预期的要大。信贷:Joshua-Tor实验室

  问答

  诺瓦克病毒是什么?

  Joshua-Tor:这是一种会引起肠胃炎的病毒。它会让你呕吐,引起腹泻,并且极具传染性。

  荣格:据报道,只要10到18个病毒颗粒就能开始感染。

  呕吐物中有多少颗粒?

  荣格:我不确定,但据估计,对于一种不那么流行的诺如病毒株,典型的腹泻样本每克含有大约50亿个病毒颗粒。

  这是一个很多!

  Joshua-Tor和Jung:是的。笑着说。

  诺如病毒是如何传播的?

  乔舒亚-托尔:当人们呕吐时,它就会雾化。表面、食物和水源都可能受到污染。这就是为什么它能在附近的人群中传播得如此之快,比如在日托中心、养老院和游轮上。

  诺如病毒是什么样子的?

  荣格:它属于一个叫卡瑞达的家族。这个名字来自拉丁词“花萼”,意思是杯状的空腔。病毒的表面有这些尖峰和凹陷,看起来有点像杯子。所以它基本上是一个带尖刺的球体。这些刺与人类细胞结合。

  诺如病毒有多少株?

  俊:30岁以上。一种名为GII.4的病毒株是诺如病毒爆发的主要原因。但GII.4的结构完全未知。

  为什么直到现在还没有人关注爆发菌株的结构?

  一种被称为低温电镜的显微镜技术让科学家们能够看到四种不同诺如病毒株的病毒外壳。比例尺= 400埃。信贷:Joshua-Tor实验室

  荣格:在低温电子显微镜的分辨率革命之前,解决高分辨率结构的唯一方法是通过x射线晶体学。在我们拥有自己的低温电子显微镜之前,我尝试过将诺如病毒结晶,但只有一种菌株成功了——它就是我们之前解决过的那一种。我想这就是为什么没人能解出其他结构。

  低温电子显微镜是如何工作的?

  Joshua-Tor:你把你的样品放在一个小的铜栅格上,然后把它放在这个可以在栅格上留下一层薄薄的样品的装置里。然后,你很快地把它浸入液态乙烷中,乙烷会冻结样品,使里面的水变成玻璃(我们称之为玻璃冰)。这意味着它不会形成晶体,这可能会干扰图像。它还有助于保护生物样品免受显微镜电子辐射损伤。

  接下来,你把冰冻的网格放入显微镜,显微镜用电子束照射样品。然后,你得到病毒颗粒的图像。

  低温电子显微镜已经存在一段时间了。有什么新鲜事吗?

  Joshua-Tor:在过去的几年里,超低温电磁已经变得非常强大——就摄像机的速度和精确控制电子路径的磁铁而言。

  当你用电子撞击一个样品时,它会移动一点,所以你会得到一个模糊的效果。但是[该研究的合作者]Nikolaus Grigorieff [HHMI Janelia Research Campus]开发了一种技术,可以让你收集电影而不是图像,然后计算对齐移动的粒子。所有这些让我们得到比以前更高分辨率的数据。

  诺如病毒爆发菌株与已知菌株有何不同?

  荣格:原来壳层的尺寸是不同的——大得多。它也由大量的组件组成。

  詹姆斯称之为变形病毒。与身体细胞对话的尖刺的组织位置不同。你知道婴儿是怎么玩有把手的玩具球的吗?这就是病毒的样子,但是这些旋钮看起来有点不同——所以这很重要。

  为什么?

  Joshua-Tor:我们认为旋钮与人类细胞的相互作用会影响毒性。詹姆斯发现,有一种锌离子可以帮助这些旋钮以一种特殊的方式组织起来,促进它们与人类细胞的结合。

  病毒株在外观上有差异是常见的吗?

  乔舒亚-托尔:这并不常见,但也不是闻所未闻。诺如病毒没有出现。

  知道这些贝壳对我们有什么帮助呢?

  钟彬娴:目前的候选疫苗都是基于这样一种假设,即病毒株之间只有很小的变异。实际上,维度是完全不同的。我们的发现可以帮助人们研制出更好的疫苗。

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