2017年1月15日/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國加州大學聖地牙哥分校的研究人員首次描述非常大的病毒在感染期間如何重編程
細菌細胞內的結構。這一重編程過程讓這些外來入侵的病毒誘導細胞產生上百個新的病毒，最終讓它們感染的細胞因發生爆裂而死亡。相關研究結果發表在2017年1月13日那期
Science期刊上，論文標題為「Assembly of a nucleus-like structure during viral replication in bacteria」。
在開展一系列實驗後，研究人員詳細地觀察到當入侵的病毒進行複製時
細菌細胞內部到底發生了什麼。
論文通信作者、加州大學聖地牙哥分校分子生物學教授Joe Pogliano說，「科學家們幾百年來一直在研究病毒，但是在此之前，我們從未觀察到這一點。我們開展的每個實驗都獲得新的激動人心的發現。」
感染
細菌的病毒，也被稱作噬菌體，是地球上數量最多的實體之一。
論文共同作者、加州大學聖地牙哥分校分子生物學教授Kit Pogliano說，「我們選擇研究一類非常大的噬菌體，並且採用前沿的方法以前所未有的細節觀察它們的複製。」
Joe Pogliano和他的同事們發現在噬菌體感染細菌後不久，它們破壞細菌細胞中許多現存的結構（包括
細菌DNA），然後劫持剩餘的細胞結構。這些噬菌體隨後將整個細胞重新組裝為一種高效的集中式工廠來產生更多的噬菌體。
Pogliano說，「這種工廠和被感染細胞的周邊排布顯著類似於在植物細胞和動物細胞中觀察到中的結構。」
細菌缺乏很多在植物細胞或動物細胞中讓細胞過程區室化的特殊結構。比如，
細菌缺乏一種膜包圍的細胞核。細胞核含有
遺傳信息，起著細胞控制中心的作用。
不過，Pogliano實驗室博士後研究員Vorrapon Chaikeeratisak和研究生Katrina Nguyen發現入侵的噬菌體讓
細菌內部發生結構重組，從而產生類似於在真核細胞中發現的那些結構。
利用螢光顯微鏡，Chaikeeratisak和Nguyen發現當噬菌體在
細菌細胞內複製時，它們構建區室從而將感染期間發生的不同過程分隔開來。
Chaikeeratisak說，「正如植物細胞或哺乳動物細胞中的細胞核那樣，這些區室包被著所有的病毒DNA。DNA過程，如複製或轉錄，都在區室內發生，而蛋白表達在區室外發生。」
加州大學聖地牙哥分校化學與生物化學教授Elizabeth Villa和加州大學舊金山分校生物化學與生物物理學教授David Agard採用一種被稱作低溫電子斷層掃描術（cryo-electron tomography, cryo-ET）的技術捕捉Chaikeeratisak和Nguyen起初在非常高的放大倍數下發現的那些過程的圖像。
這些圖像表明新的噬菌體顆粒在
細菌的細胞核樣區室（nucleus-like compartment）周圍進行組裝。最終，這些新的病毒顆粒讓細胞發生爆裂並擴散出去，從而感染附近的細胞。
Pogliano說，「觀察到噬菌體操縱細菌細胞是完全出乎意料之外的，這是因為之前還未曾發現噬菌體如此劇烈地讓細菌細胞發生結構重組。這種簡單的細菌細胞經過重組後產生的結構類似於現存的更加複雜的真核系統，從而模糊了簡單的
細菌細胞與植物和動物等高等生物細胞之間的界限。」
這可能是多細胞有機體進化出來的方式嗎？一種現存的被稱作病毒性真核生物起源（viral eukaryogenesis）的觀點提示著首個真核生物細胞是當一個大的病毒接管一個細菌時產生的。最終，這個
細菌和這個病毒形成一個複雜的細胞，在那裡，這個病毒進化為細胞核。
Pogliano說，「想要了解這種特定的病毒是否是由
細菌和病毒進化為多細胞真核生物的一個中間步驟，可能仍然為時過早，但是這一發現可能拓寬我們對生命起源的認識。」（生物谷 Bioon.com）
本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷app。Assembly of a nucleus-like structure during viral replication in bacteriaVorrapon Chaikeeratisak, Katrina Nguyen1, Kanika Khanna1, Axel F. Brilot2, Marcella L. Erb1, Joanna K. C. Coker1, Anastasia Vavilina1, Gerald L. Newton1, Robert Buschauer3, Kit Pogliano1, Elizabeth Villa3, David A. Agard2, Joe Pogliano
doi:
10.1126/science.aal2130