首都科学讲堂|病毒那些事儿 第二讲
艾滋病毒的表面其实是一层包膜,在这个包膜的上面有很多的蛋白质,主要是gp41和gp120这两种。艾滋病毒是怎么样通过免疫细胞的“拦截”,相互识别并结合的呢?插入到细胞膜里之后,这个gp41会帮助把艾滋病毒的包膜和细胞膜拉到一起,这个过程叫做膜融合。所以说,病毒侵入细胞的第一步,也是最重要的一步是“识别”。当然这种入侵不是唯一方式,对艾滋病毒来说,它是这样的一个膜融合的过程。
新冠肺炎疫情或处于席卷全球的边缘,对这种病毒会演变为类似流感那样长期存在的焦虑也日益增加。鉴于历史长河中,人类与病毒的长期共存关系,我们非常有必要了解关于它的一切。病毒就是有毒的生命吗?它和病菌有什么区别?病毒是怎样让人生病的?新冠病毒的“杀伤力”到底有多大?我们应该采取什么样的手段去遏制它?
主讲嘉宾:
叶盛
北京航空航天大学教授、博士生导师
北航大数据精准医疗高精尖创新中心特聘研究员
中国生物物理学会科普工作委员会秘书长
本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂,每周邀请院士及专家开讲,传播科学知识、科学方法,弘扬科学精神、科学文化,促使公众全面、正确理解科学。2月29日,首都科学讲堂首次开启线上讲座形式。
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入侵:拉开细胞的“门把手”
这张图是关于新型冠状病毒的研究成果,由清华大学、西湖大学和中国科学院微生物所和其他国外团队联合各自独立得到。
这个结构下面红色代表的是新型冠状病毒表面的蛋白质,而上面绿色代表的是细胞表面的蛋白质。所以你明白病毒入侵时,为什么用这样的比喻了:它就好比是病毒用一只手拉住了细胞的“门把手”,目的是把细胞的“门”拉开,好让自己进去。
这个门把手是如何工作的?接下来我们就有请艾滋病毒登场。艾滋病毒的表面其实是一层包膜,在这个包膜的上面有很多的蛋白质,主要是gp41和gp120这两种。它们都是以一种叫做三聚体的形式存在的病毒包膜蛋白gp41,就是三个gp41围在中间,外面围了三个gp120。
艾滋病毒是怎么样通过免疫细胞的“拦截”,相互识别并结合的呢?主要是靠gp120和CD4两者接触、识别、结合的过程。
免疫细胞T细胞表面的CD4是艾滋病毒的受体蛋白。当CD4和gp120结合到一起以后,gp120这个蛋白结构发生了改变,它就变得能够和CCR5去结合。这个过程中,病毒与细胞表面的距离越拉越近。等到gp120和CCR5紧密地结合到一起的时候,病毒已经“胜利在望”,握住了T细胞的“门把手”,马上就要进入T细胞了。
接下来,轮到gp41华丽登场。围在中间的螺旋形的gp41这个蛋白会发生一个形状上的改变,把自己插入到细胞膜里面去。插入到细胞膜里之后,这个gp41会帮助把艾滋病毒的包膜和细胞膜拉到一起,这个过程叫做膜融合。膜融合以后,这个艾滋病毒与免疫细胞之间就有“专属通道”,这个通道就给了艾滋病毒的基因组,也就是它的单链RNA分子以可乘之机,让其能够进入到细胞内部。
所以说病毒包膜蛋白gp41,病毒侵入细胞的第一步,也是最重要的一步是“识别”。有了识别以后,病毒才能够和细胞相互结合到一起,才能够让遗传物质有机会进入细胞。当然这种入侵不是唯一方式,对艾滋病毒来说,它是这样的一个膜融合的过程。
病毒的复制依赖于细胞,有些病毒要跟着细胞周期一起运转,有些病毒在细胞里则可以无限地增殖。病毒的倍增时间是以小时来计算的,虽然比细菌要慢很多,但这个速度其实已经“够快了”。
病毒传代快、 后代多,经常会发生快速变异。在病毒家族中,变异最快的一类病毒是RNA病毒。RNA病毒中有很多大名鼎鼎的病毒被我们所熟知:比如说我们人类认识的第一种病毒烟草花叶病毒、流感病毒、艾滋病毒、狂犬病病毒,脊髓灰质炎病毒,甲肝、丙肝、埃博拉,还有今年的新型冠状病毒,它们全是RNA病毒。
出品:科普中央厨房
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