Nature子刊：HTLV-1的病毒特写

Martin Obr焦急地等待着去机场的火车。一场名为“Sabine”的风暴正在酝酿，所有公共交通都将关闭。他及时赶上了从法兰克福到维也纳的班机。

Obr在德国的最后几天仔细分析了他所谓的“完美样本”。这个样本帮助他和奥地利科学技术研究所(ISTA)的Florian Schur破译了一种名为HTLV-1(人类t细胞白血病病毒1型)的病毒的结构。

在与明尼苏达大学和康奈尔大学的合作下，科学家们利用冷冻电子断层扫描(Cryo-ET)提供了病毒结构的新细节，这是一种高分辨率分析生物分子结构的方法。他们的研究结果发表在《自然结构与分子生物学》杂志上。

艾滋病病毒的近亲

Obr和Schur在研究HIV-1(人类免疫缺陷病毒1型)时首次相遇，旨在更好地了解其结构。Obr随后以博士后的身份加入了舒尔在ISTA的研究小组。由于对其结构的了解有限，他们将注意力转移到htlv -1上，这是一种鲜为人知的病毒，与hiv -1属于同一逆转录病毒家族。Schur说:“HTLV-1在某种程度上是HIV的表亲。”“它的流行率低于HIV-1，但世界各地有很多病例。”

据世界卫生组织称，目前有500万至1000万人患有HTLV-1。虽然大多数感染没有症状，但大约5%的感染会导致侵袭性疾病，如成人t细胞白血病/淋巴瘤——一种预后不到一年的癌症。

“作为一种引起严重疾病的人类病原体，HTLV-1应该处于我们研究的前沿，以解决有关其功能和结构的问题，”Obr补充说。

病毒晶格

科学家们对病毒颗粒的结构特别感兴趣，直到现在，这些信息仍然难以捉摸。“当病毒产生时，它会产生一个粒子。然而，这种粒子还不具有传染性。未成熟的病毒颗粒必须经过成熟过程才能具有传染性。HTLV-1粒子是由排列成球形外壳的蛋白质晶格(构建块)形成的。这个外壳起着至关重要的作用:它保护病毒的遗传物质，直到宿主细胞被感染。但是这个晶格的细节是什么样的，它的关键成分是什么，它和其他病毒有什么不同吗?奥伯尔说:“我们原以为它与其他病毒有所不同，但它的程度完全出乎我们的意料。”

一种独特的病毒

科学家们的分析显示，未成熟HTLV-1的晶格与其他逆转录病毒明显不同。它的构件以一种独特的方式组合在一起，因此，它的整体架构看起来与众不同。此外，将结构结合在一起的“胶水”也不同。在大多数逆转录病毒中，晶格由顶层和底层组成;一般来说，底层充当胶水，保持结构的完整性，而顶层定义形状。在HTLV中，情况正好相反。底层基本上只是悬在一根线上，”自然，为什么HTLV-1有如此不同的晶格结构的问题出现了。一种可能的解释可能是HTLV-1具有独特的传播方式。HTLV-1倾向于让一个受感染的细胞靠近一个未受感染的细胞，通过直接接触传播。另一方面，HIV-1通过无细胞传播。它产生的颗粒可以在血液中的任何地方传播。“从进化的角度来看，HTLV-1改变其晶格结构以进行这种传输可能是有利的。然而，在这一点上，这只是猜测。它需要实验验证，”Obr继续说道。

新的治疗策略?

了解这些结构细节是向前迈出的关键一步，因为这篇论文可能为对抗HTLV-1感染的新治疗方法铺平道路。有不同的方法来干扰逆转录病毒的传染性。例如，可以在感染阶段阻断成熟病毒。或者，我们可以针对未成熟的病毒，阻止它成熟并变得具有传染性。由于科学家们的研究详细描述了未成熟病毒的结构，人们现在可以考虑在病毒成熟阶段应对病毒的策略。

“有一些类型的病毒抑制剂通过靶向构建块来阻止它们聚集在一起，从而破坏这些组装。另一些则是通过破坏晶格的稳定来实现的，”舒尔说。“有很多可能性。”

完美的“冰冷”样品

尽管他们有分析同家族病毒的经验，比如HIV-1，但该团队目前对HTLV-1的研究项目带来了独特的挑战。Obr的“完美样本”是转折点。

由于安全原因，样品中不含实际的病毒。相反，科学家们在哺乳动物细胞培养物中产生了类似病毒的颗粒，或者在细菌培养物中产生了病毒构建块。舒尔解释说:“当这些构建块被放置在正确的条件下时，它们会自我组装成类似于实际未成熟病毒的结构。”然后将这些非传染性颗粒快速冷冻，储存在-196°C的液氮中，最后使用冷冻电子显微镜(Cryo-EM)进行成像，这是一种可以捕捉到纳米级高分辨率图像的显微镜。

但我们能确定科学家们看到的是真实的东西吗?

正如Obr所指出的那样，这是一个合理的担忧，“我们的病毒样颗粒只缺乏几种帮助它们成熟的酶。没有理由认为真正的未成熟粒子看起来不一样。”然而，这种谨慎的方法确保了研究人员可以安全地研究病毒，同时仍然获得宝贵的见解。