Science揭示无包膜病毒入侵“全记录”：冷冻电镜揭示轮状病毒两步穿膜、钙信号开门机制

病毒大致可分为有包膜病毒和无包膜病毒。有包膜病毒外层有脂质膜，进入细胞相对“顺滑”；而无包膜病毒没有这层脂质外衣，必须依靠自身表面蛋白直接与宿主细胞膜“硬碰硬”，完成穿膜和入侵。恒河猴轮状病毒（rhesus rotavirus）是一种双链RNA病毒，也是导致婴幼儿严重腹泻的重要病原体。它的病毒颗粒具有多层结构，进入细胞后，内层衣壳颗粒并不会继续脱壳，而是像一个“微型工厂”一样，利用内部的聚合酶和加帽活性，直接挤出带帽的病毒mRNA，从而启动复制和转录。正因如此，它如何跨过细胞膜、把这一大分子组装体送入胞质，一直是病毒学中的核心问题。

在一项新的研究中，de Sautu等人利用冷冻电子断层扫描技术可视化了恒河猴轮状病毒进入细胞的完整过程——从细胞附着、病毒体摄取，到亚病毒颗粒释放。冷冻断层图像和对分类亚颗粒的亚断层平均分析，将病毒体及其组分的高分辨率结构，与活细胞荧光显微镜的时间序列数据联系了起来。

他们发现病毒表面蛋白会执行两次连续的膜插入和钙流事件：第一次驱动病毒发生内吞，第二次则促进病毒颗粒成熟，并穿孔包裹它们的内体。这种原位重建展示了病毒表面蛋白的结构如何诱导膜变化和细胞信号，进而完成病毒摄取。

既然轮状病毒进入细胞依赖表面蛋白的两次膜插入和钙信号，那么可以设计药物阻断这些关键步骤，例如抑制膜插入、干扰钙流或阻止内体穿孔，从而在病毒复制开始前就将其“拒之门外”。理解病毒进入机制有助于开发更有效的轮状病毒疫苗，尤其是针对难以诱导保护性免疫的毒株，或优化疫苗抗原设计。

许多无包膜病毒（如肠道病毒、呼肠孤病毒等）都面临类似的穿膜难题。该研究揭示的机制可能为开发广谱抗病毒策略提供参考。病毒表面蛋白诱导膜穿孔并进入胞质的机制，也可启发人工设计更高效的药物或基因递送载体，把大分子药物直接送入细胞内部。

轮状病毒每年导致大量婴幼儿死亡，尤其在低收入国家。更深入地理解其入侵机制，有望推动新药、新疫苗和更精准的干预措施，降低全球儿童腹泻疾病负担。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Marilina de Sautu et al, Mechanism of membrane perforation in rotavirus cell entry, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeg4851.