生物通报道：研究人员借助成像技术鉴别出多数病毒如何穿透细胞膜、消化细胞壁并入侵细胞的机制。结合以前的研究成果，研究人员可以描绘出几乎完整的病毒入侵细胞的过程。研究结果有两个重要意义。一方面，研究结果说明了病毒如何感染细胞的内在的复杂机制；另一方面，研究结果中的影像部分为工程师设计转基因设备提供了设计的灵感。来自Purdue大学和生物化学Shemyakin- Ovchinnik ov研究中心的工作人员将他们的研究成果在2004年8月20日的Cell杂志上发表。

   Michael Rossmann和Vadim Mesyanzhinov小组的研究结果是建立在数十年对T4噬菌体结构的研究上的。T4噬菌体是专门感染大肠杆菌的病毒。我们非常熟悉的大肠杆菌有一些在结肠中为我们提供重要的维生素，也有一些会造成食物中毒。研究噬菌体将有助于微生物学家开发对付导致中毒死亡的细菌感染的治疗方法，特别是那些对抗生素产生抗性的耐药细菌。

   研究人员把X射线晶体衍射技术得到的病毒蛋白的三维分子结构以及低温电子显微镜(cryo-electron microscopy)图像来确定T4噬菌体在细胞感染过程中蛋白质是如何重排的。低温电子显微镜与普通的电子显微镜相似，只不过被测定样品先要经过冷冻来减缓射线对样品的破坏，从而提高影像的清晰度。

   通过对成千上万张不同方向得到的病毒图像的分析，研究人员可以得到分辨精度在17埃左右的病毒分子的三维空间结构图，并最终得到噬菌体T4如何感染细胞的模型。

   现在，研究人员已经确定了组成蛋白之间的相互联系，他们将分析在感染过程中蛋白构象的改变。同时，研究人员也将通过对其它病毒的研究来确定病毒共同的本质特性和每种病毒特性之间的区别。

   Purdue大学生物科学的Michael Rossmann和Hanley教授认为，“这项研究工作为将来应用各种不同的技术进行研究展示了新的前景——例如这里采用X射线晶体衍射技术和电子显微镜的技术辅助研究病毒感染细菌机制”。Michael Rossmann说，“研究结果为将来的基因治疗提供新的思路——利用病毒专一感染特定类型的细胞，将有用的治疗新基因转入到靶细胞中。......这个研究工作是一个团队努力成功的样本，每一个成员都扮演了非常关键的角色。我们非常幸运拥有Petr Leiman和Victor Kostyuchenko这样优秀的研究人员，还有专门负责电子显微镜数据采集的Paul Chipman这样的研究人员，”Michael Rossmann谈到。

“研究结果从原子水平显示了噬菌体如何穿过细菌的细胞壁。研究人员正在开发战胜特别是对传统抗生素有抗药性的病原菌的新策略——利用噬菌体特殊成分来溶解消灭细菌。”美国国家科学基金会的微生物遗传学项目负责人Patrick Dennis说。

“病毒的巧妙构造，向我们展示了如何进一步在更广阔的应用空间发展纳米技术，”国家科学基金会的分子生物化学项目负责人Parag Chitnis说。这项研究工作获得了美国国家自然科学基金、人类前沿科学计划、生物化学研究基金提供资助。

Source：Cell Press