揭开轮状病毒入侵细胞的膜穿孔机制

非包膜动物病毒，即基因组仅由蛋白质衣壳包裹、外层无脂质包膜的动物病毒，典型代表有轮状病毒、腺病毒、脊髓灰质炎病毒、诺如病毒等。由于无包膜，它们不能通过膜融合进入宿主细胞，需要采取策略与宿主细胞的细胞膜相互作用并穿过该细胞膜

2026 年 9 月 10 日，哈佛大学医学院的研究人员在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为：Mechanism of membrane perforation in rotavirus cell entry 的研究论文，该研究揭示了轮状病毒入侵细胞的膜穿孔机制。该论文还被选为当期封面论文。

该封面图片描绘了轮状病毒进入细胞过程中的分子事件。冷冻电子断层扫描揭示了这种无包膜病毒如何穿透细胞膜以感染宿主：病毒颗粒附着于细胞表面，类似刺突的附着蛋白插入细胞膜，这些插入的刺突将膜包裹形成囊泡。随后，病毒的外层蛋白解离，主要的外层蛋白组装成孔道，使具有感染性的病毒核心颗粒得以逃逸至细胞质中。

双链 RNA 病毒将一种内层衣壳颗粒引入靶细胞，该颗粒不再进一步脱壳。相反，它凭借内部的聚合酶和加帽活性，挤出带帽的病毒 mRNA。

在这项研究中，研究团队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全过程，从细胞附着和病毒颗粒摄取，到亚病毒颗粒的释放。冷冻断层图像及对分类亚颗粒的子断层平均分析，将病毒颗粒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。该研究概述了进入过程中每一步的机制，包括将亚病毒颗粒转运至胞质溶胶中的膜穿孔步骤。病毒表面蛋白依次执行了两次膜插入和钙离子流动事件——首先驱动病毒的内吞作用，随后促使病毒颗粒成熟，并穿孔含有它们的内体。

利用冷冻电子断层扫描，原位可视化轮状病毒进入细胞的过程

轮状病毒进入细胞的步骤

总的来说，该研究观察了恒河猴轮状病毒表面蛋白与质膜相互作用以介导病毒进入完整细胞，通过原位重建揭示了病毒表面蛋白的结构如何诱导实现病毒摄取所需的膜变化和细胞信号。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg4851