汉堡欧洲分子生物学实验室（EMBL Hamburg）的研究人员与莱布尼茨分子药理学研究所（FMP）的科学家们合作，制作出了一幅异常详细的图谱，展示了甲型流感如何重塑被感染的人类细胞。他们定制的工作流程使他们能够直接观察完整细胞内的蛋白质相互作用，而不是仅仅依赖已被分解的样本。季节性流感每年在全球造成300万到500万例重病病例，并与多达65万人死亡有关。甲型流感还引发了多次大流行，包括1918年的西班牙流感大流行。病毒进入细胞后，会释放出包含制造少量病毒蛋白的指令的RNA。这些蛋白质在宿主细胞中扩散并重定向其分子系统，使细胞变成新的病毒颗粒的生产场所。映射完整细胞内的流感病毒对此次接管的更清晰看到可以帮助科学家开发更有效的流感疫苗和抗病毒药物。为了实现这一目标，研究人员需要知道哪些病毒蛋白与人类蛋白相互作用，这些接触发生在哪里，以及病毒如何利用这些相互作用支持自身的复制。这项新的研究首次在大型范围内映射了流感蛋白与人类蛋白之间的直接接触。结构细节也足够精确，使研究人员可以模拟相互作用蛋白的组合方式。汉堡欧洲分子生物学实验室及结构系统生物学中心（CSSB）的组长扬·科辛斯基（Jan Kosinski）表示：“我们的工作提供了一种新的方式来研究流感与宿主之间的相互作用，处于它们的本土上下文中并具有结构视角。” “当前的结果是感染过程中的一个快照，为研究整个感染周期内的流感与宿主之间的相互作用打开了大门。”克服一个主要的实验问题在活跃感染期间追踪蛋白质-蛋白质相互作用极其困难。许多早期研究依赖于生化技术，这些技术要求科学家在测量蛋白质接触之前先破坏细胞。这一过程可能扭曲了活细胞内部的实际情况。一旦内部结构被破坏，原本分开的蛋白质在实验室可能会接触到。同时，弱的、暂时的或特定位置的相互作用可能会消失。因此，研究人员在确定在感染期间真正存在的连接时可能会面临挑战。科辛斯基说道：“这时我们了解到，我们的合作者，博里斯·博格达诺夫（Boris Bogdanow）和范·刘（Fan Liu），在柏林FMP开发了一种专用的交联质谱（XL-MS）技术，这是一种长期建立的映射蛋白质接触的技术，专门针对病毒感染的细胞进行定制。”专业方法提供了团队所需的突破。这使得捕捉仅在感染细胞的特定区域或暂时发生的相互作用成为可能。“XL-MS允许我们直接在完整的感染细胞中捕捉蛋白质-蛋白质相互作用，同时提供关于这些相互作用如何发生的结构信息，”博格达诺夫解释道。他现在是柏林夏里蒂大学医学中心病毒学研究所的助理研究小组组长。“这为我们提供了对病毒与人类细胞之间界面的深入理解，并可能通过结构建模帮助识别未来药物干预的可操作靶点。”将实验数据与AlphaFold结合研究人员将XL-MS结果与计算结构建模结合起来。这使他们能够识别出相互作用的病毒和人类蛋白质，并估算这些蛋白质在连接时的定位。为了构建这些结构模型，团队使用了修改版的AlphaFold，这是一种诺贝尔奖获奖的蛋白质结构预测算法。科辛斯基解释说：“修改版的AlphaFold方法的关键优点是它允许我们将实验交联数据直接输入结构建模中。” “这告诉模型在感染细胞内病毒和宿主蛋白质的哪些部分彼此靠近。这对病毒-宿主复合物尤其有用，因为这些通常难以可靠预测。”流感病毒劫持人类细胞的两种方式这项发表在《自然微生物学》期刊上的发现揭示了甲型流感在控制细胞时似乎使用的两种显著策略。第一种策略围绕着血凝素，这是一种存在于病毒表面的蛋白质。流感利用血凝素附着并进入宿主细胞。研究人员跟踪了这一蛋白质在细胞内部运输和处理网络中的移动。该网络由多个包裹、修改和准备蛋白质的隔室组成，然后将其发送到最终位置。分析显示，在感染过程中，多个人体蛋白质在感染期间帮助正确折叠和修改了血凝素。其中一些宿主蛋白以前的功能并不清楚。流感