病毒是如何进入细胞的?

病毒是严格胞内“寄生”的微生物,当脱离细胞后,病毒就会“本能”地去寻找下一个细胞宿主,否则病毒就会死亡。一个孤零零的病毒,面前只有两条路,或“拼命”寻找易感细胞,或面临死亡。

高中生物课上老师讲过,小分子物质(如H+和O2)可以自由出入细胞。但,病毒就不同了,病毒相对于H+和O2而言,体型庞大,根本不可能自由出入细胞。就好比苍蝇可以顺着门缝飞入屋内,但人却不能。但病毒又必须努力地去进入细胞,咋办呢?

稍微有病毒学基础的人都应该知道,病毒进入细胞主要方式是通过“细胞受体-病毒配体”结合途径实现的。读博士的时候,我一直片面的认为任何病毒进入细胞,都需要借助于受体-配体结合。后来我认识到,这仅仅是途径之一。病毒还可通过其他非特异性途径,如巨胞饮、细胞吞噬作用、细胞破损等方式进入细胞。

(1)巨胞饮属于一个细胞生物学的概念。微观的细胞表面像海面一样,不是静止不动的,突然海面掀起一股巨浪,就会把人给吞噬掉。这就类似于细胞巨胞饮吞噬病毒一样,细胞表面突然“涌动一股巨浪”(细胞生物学称之为ruffle),将病毒吞噬。突然想到这么一个生动的例子,很棒吧。

(2)细胞吞噬病毒,主要是具有吞噬作用的免疫细胞,如树突状细胞,可以伸出“大爪子”将病毒捕获吞噬。

(3)细胞破损方式,主要针对于植物病毒。众所周知,植物细胞含有坚硬的细胞壁,植物病毒好像又不能像噬菌体打孔一样,在植物细胞表面打孔,所以只能借助于细胞破损途径进入。植物病毒我不太了解,属于植保学研究范畴,请植保专家指正。

除以上几种非特异性途径(实际上还有几种,例如真菌病毒、细菌病毒,因为我也不太了解,也不敢在此过多着墨),我们常见的当然还是受体-配体结合途径。受体-配体结合是病毒进入细胞的第一步。有些媒体将该过程比喻为钥匙开锁的过程,我不能说错,但可以说不完全准确。因为,现实生活是一把钥匙开一把锁。而病毒学领域却是,一把钥匙可以开多把锁,同时多把钥匙可以开一把锁。

孤零零的病毒去寻找细胞的过程,实际就是它与细胞撞击的过程,细胞表面如波涛澎湃的海面,不可能每次撞击都能恰好撞到细胞受体。但,一旦撞到了,且恰好被病毒的配体撞到了,这时候细胞的受体就会与病毒的配体“粘”在一起,这种“粘”可能是范德华力,或***价键作用造成的。然后,病毒便启动进入细胞的步骤了,常见途径有内吞和膜融合。特别是内吞途径,实战中较多,如流感病毒,狂犬病毒,猪瘟病毒,口蹄疫病毒等等。而膜融合途径相对较少,最常见的就是各种副粘病毒及艾滋病毒。

途径I:内吞途径。该途径又有两种主要方式,一种是网格蛋白介导,另一种是凹穴蛋白介导。网格蛋白介导的内吞,形象一点比喻,就是许许多多的网格蛋白把病毒的内吞小体密密麻麻的包裹起来,看起来像一个网兜一样包裹着内吞小体,而病毒就在内吞小体内。而凹穴蛋白我了解不多,大家感兴趣可以去查一查。就这样,通过任一种内吞途径,病毒被细胞的内吞小体包裹后,像人陷入流沙一样,被流沙吞噬掉,病毒也就随即被吞噬到细胞内部。

途径II:膜融合途径。该途径是指病毒囊膜和细胞囊膜融合到一起,病毒的核衣壳随即进入细胞。最典型的例子是麻疹病毒,麻疹病毒的核衣壳被一层“外衣”包裹,这层“外衣”的主要成分就是囊膜,这层囊膜可与细胞膜融合,就好比细胞主动地给病毒脱掉了外衣,让“赤身裸体”的病毒进入其内部对其进行感染,细胞是不是贱贱的?

简单写写,也就这么多。但实际上,病毒侵染细胞的途径一直是病毒学研究的热点,尤其是近些年结构生物学蓬勃发展,借助高端仪器解析受体和配体结构,更加速了该方向的发展。2020-03-22

F. Liu