Angew Chem:新技術讓你親眼看到病毒如何感染細胞

2021-01-11 生物谷

2016年3月19日訊 /生物谷BIOON/ --利茲大學的一支研究團隊利用量子點模擬了HIV和伊波拉病毒吸附到宿主細胞進行感染的過程。相關研究結果發表在國際學術期刊Angewandte Chemie上。這項研究為治療此類病毒提供了一種新方法：阻斷病毒與宿主細胞的接觸而非直接摧毀病原體。

領導該項研究的Dr Yuan Guo這樣說道：「直到現在，這些病毒如何吸附到宿主細胞上對於化學家們來說仍然是個『黑匣子』。我們雖然知道病毒能夠與健康細胞相互接觸，但是它們究竟如何結合到一起仍然是個謎。」

在這項研究中，研究人員利用納米級別的量子點模擬病毒的形狀，以其作為病毒的「替身」揭示了病毒是如何結合到宿主細胞上的。量子點是一些螢光晶體，螢光的顏色取決於晶體的大小，量子點不僅可應用於電視製造，還可以作為高級螢光探針應用在生物分子和細胞成像。

利用這些發出螢光的量子點，研究人員得以觀察到病毒與細胞之間發生的物理接觸，為了讓量子點能夠與細胞結合，他們用糖分子對量子點進行了包裹，這也是研究團隊在該研究中開發的一項新技術。

研究人員表示，病毒利用蛋白與糖分子之間的相互作用吸附到健康細胞表面，單點接觸的相互作用是非常微弱的，但是病毒能夠與細胞形成多點接觸使兩者之間的相互作用得到加強，進而為病毒進入細胞提供了條件。該研究還發現之前認為幾乎無法區分的兩種糖結合蛋白——「DC-SIGN」和「DC-SIGNR」會通過不同方式與HIV和伊波拉病毒表面的糖分子結合，促進了病毒的傳播。

文章另外一位作者Dr Dejian Zhou表示：「這兩種蛋白就像是兩個性格不同的孿生兄弟，它們的外觀幾乎一致但是它們傳遞不同病毒的效率卻不相同。」

這項研究直觀地展示了病毒與宿主細胞的作用過程，同時也找到了宿主細胞表面促進病毒感染過程的重要分子，對於未來開發新的抗病毒療法具有重要意義。（生物谷Bioon.com）

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DOI: 10.1002/ange.201600593 

Compact, Polyvalent Mannose Quantum Dots as Sensitive, Ratiometric FRET Probes for Multivalent Protein–Ligand Interactions

Authors

Dr. Yuan Guo,
Chadamas Sakonsinsiri,
Dr. Martin A. Fascione, Dr. Haiyan Zhang,
 Weili Wang,
 Prof. Dr. Stefan Pöhlmann,
Dr. W. Bruce Turnbull,
 Dr. Dejian Zhou

A highly efficient cap-exchange approach for preparing compact, dense polyvalent mannose-capped quantum dots (QDs) has been developed. The resulting QDs have been successfully used to probe multivalent interactions of HIV/Ebola receptors DC-SIGN and DC-SIGNR (collectively termed as DC-SIGN/R) using a sensitive, ratiometric Förster resonance energy transfer (FRET) assay. The QD probes specifically bind DC-SIGN, but not its closely related receptor DC-SIGNR, which is further confirmed by its specific blocking of DC-SIGN engagement with the Ebola virus glycoprotein. Tuning the QD surface mannose valency reveals that DC-SIGN binds more efficiently to densely packed mannosides. A FRET-based thermodynamic study reveals that the binding is enthalpy-driven. This work establishes QD FRET as a rapid, sensitive technique for probing structure and thermodynamics of multivalent protein–ligand interactions.

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