新冠“加冕”的细胞生物学窍门

新冠病毒的忽然来袭是个愁死人的事。

大家都不禁好奇，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？当然，最简单的答案就是，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。

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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，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。

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。这样，“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……

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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着内质网膜上。司令部一度又产生分歧，一些声音表示，我们要S大头朝外，内质网怎么瞎搞，但另一些声音更懂细胞生物学，表示不要着急，再看看形势的发展。

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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（英文名字叫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。

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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。

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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……”.

参考资料：

[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