作者归档:skelviper

从病毒到质粒:DNA是怎么进入细胞核的

从病毒到质粒:DNA是怎么进入细胞核的

背景

DNA病毒(包括Baltimore分类法Class I、II、VII)中的绝大多数都需要让病毒的基因组DNA进入细胞核以完成病毒的复制,在这个问题上各种病毒可以说是“八仙过海各显神通”,其中的机制多种多样。由此引申出来另外一个十分有趣的问题。我们知道基因的转录一般都是在细胞核中(线粒体、叶绿体除外),而核孔具有高度的选择透过性。在我们经常做的转染实验中,质粒DNA经由各种转染试剂进入细胞后如果要表达基因,必须进入细胞核,这个过程又是怎么实现的呢?是否与病毒的基因组进入细胞核有相似性呢?

我们知道RNA出核蛋白质入核都是通过核孔复合体,自然的我们猜想病毒的基因组是否能通过核孔复合体进入细胞核。杆状病毒基因组大小可以到100kb左右,这么大的分子是很难直接像小分子一样自由扩散通过核孔复合体。在查资料之前,做一些猜测也无伤大雅:
+ 病毒基因组并不是一团,没有那么大,它可以直接通过核孔复合体(我个人难以置信这一点)
+ 病毒基因组被切断成小的片段(类似于流感病毒的Segmented genome)
+ 病毒DNA有自己的定位信号(类似于蛋白质的核定位信号)可以和importin相互作用帮助其进入细胞核。联系到我们可以直接转染质粒进入细胞进行表达,这似乎很合理。
+ 病毒DNA上的结合蛋白有核定位信号,和importin相互作用将其一共运进细胞核。
+ 能否干脆和NPC没关系?比如说在有丝分裂中核膜崩解再重新

要澄清几个概念(基本上就是我之前的误解):
+ 线粒体DNA是可以进入细胞核的,这不但包括在长期进化过程中mtDNA向细胞核内的转移,一些研究

怎么做实验研究病毒DNA如何入核

  • Xenopus oocyte nuclear import assay
  • in vitro nuclear import assay with digitonin-permeabilized cells
    听着这俩名字我不是很感兴趣,回头再说
    真香:
    第一种方法是通过显微注射的方法把病毒或者病毒的蛋白/核衣壳注射到细胞质里,然后再电子显微镜下观察。
    第二种方法是用去垢剂(也就是洋地黄毒苷,digitonin)将细胞膜裂解,保留核膜。之后通过免疫荧光等方法观察。(先遮过去,具体过程我没搞懂。)

核孔/蛋白入核基本原理

几种病毒的入核机制

Enveloped

Hepatitis B

乙肝病毒的包膜经过网格蛋白内吞,释放出内部核衣壳进入细胞,通过微管辅助运动进入到达细胞核附近。衣壳蛋白(core protein)在其富含Arg的C末端有两个经典的核定为信号。到达细胞核附近后core protein 发生磷酸化,暴露出其NLS,之后在Importin-α/β的介导下通过核孔,衣壳蛋白和Nup153结合,通过某种方式解聚释放出病毒的核酸进入细胞核。

Herpes Simplex Virus 1

HSV1的衣壳通过和Nup358结合,以Importin-β和Ran依赖的方式,形成固定的方向。基因组DNA通过衣壳上的出口被释放,通过核孔进入细胞核,而空的衣壳被保留在细胞质一侧。

Baculoviruses

杆状病毒的核衣壳可以完整的进入细胞核。但是具体机制尚不清楚。

Non-enveloped

To be continue……