尽管黄病毒复制区室的超微结构已经通过透射电镜得到解析，但黄病毒重塑宿主细胞内质网并建立病毒复制区室的动态过程仍不明确。近日，中国医学科学院基础医学研究所石磊教授团队在Advanced Science期刊上发表了题为Flavivirus Concentrates Host ER in Main Replication Compartments to Facilitate Replication的研究论文，利用活细胞超分辨荧光成像技术阐明了寨卡病毒重塑内质网的动态过程，解答了上述问题。

  研究人员首先构建了一个新的内质网荧光标记蛋白，RR-mNeonGreen。该内质网荧光标记蛋白具有亮度高、稳定、不易被激光漂白的特性，为内质网的长时间超分辨活细胞成像奠定了基础(Han et al. FEBS Lett.，2023)。随后，研究人员利用该内质网荧光标记蛋白构建了稳转细胞株并感染寨卡病毒，利用受激发射损耗显微镜(STED)对源于内质网的寨卡病毒复制区室进行了超分辨成像。寨卡病毒感染宿主细胞后，内质网结构出现了显著改变，原本连续而密集的内质网网络变得稀疏，并且内质网出现簇样聚集(ER clusters)，这些ER clusters较多富集在核周。病毒复制相关的非结构蛋白(Nonstructural proteins，NS)和病毒基因组复制过程的中间产物dsRNA也定位在这些ER簇，提示这些ER簇样结构即为寨卡病毒复制区室。随着病毒复制的进行，核周会形成一个较大的ER聚集簇，研究人员将其命名为寨卡病毒主要复制区室(Main Replication Compartments, MRCs)。类似的，登革病毒感染细胞后也会产生一个位于核周的MRCs，说明这一结构可能是黄病毒家族成员共同的特征。通过对病毒感染后细胞中病毒RNA水平以及MRCs形成的时序关联分析，研究人员发现MRCs形成与病毒复制呈现高度的同步性，提示MRCs是病毒进行高效复制所必需的结构。基于上述结果，研究人员提出了黄病毒的集中复制模式(Centralized Replication Mode)，即黄病毒将宿主细胞的内质网聚集于核周形成病毒MRCs,从而为病毒复制提供充足的膜平台并最大程度利用细胞的蛋白质翻译系统;集中复制模式还能有效富集病毒复制所必需的病毒非结构蛋白(nonstructural proteins，NS)、模板(病毒基因组)以及底物，进而提高病毒复制效率。

  为了探究寨卡病毒重塑内质网并建立MRCs的动态过程，研究人员利用结构光照明显微镜(Structure Illumination Microscope, SIM)对病毒感染细胞的ER结构进行动态观察，发现ER首先会在多处形成小的clusters，这些ER clusters是高度动态的，它们会随时间不断长大并且会相互融合形成更大的ER clusters。随着时间推移，这些ER clusters向着胞核运动，最终汇聚到核周并融合形成病毒的MRCs。研究人员发现病毒的NS蛋白是驱动ER形成clusters并向核周聚集融合的关键因子。进一步对ER clusters的运动机制进行探究，发现ER clusters的运动并不依赖于微管和微丝，因此ER clusters朝核周的定向运动可能主要依赖于ER膜的张力。

  MRCs的形成对于黄病毒的高效复制至关重要，这为干预黄病毒复制提供了新的策略。研究人员前期工作中发现硼替佐米(Bortezomib)可以抑制黄病毒NS3蛋白酶活性，从而干扰NS蛋白前体的切割，导致NS蛋白失活而抑制病毒复制(Ci et al. Cell Chem Biol.，2023)。该研究中，硼替佐米以及脂肪酸合酶(FASN)抑制剂TVB-2640处理寨卡病毒感染细胞后，MRCs形成受到显著影响，导致病毒复制效率降低。

  综上，该研究利用活细胞超分辨成像技术对黄病毒重塑宿主细胞内质网建立核周MRCs的动态过程进行了观察，揭示了MRCs的形成机制，提出了黄病毒采用集中复制实现高效复制的模式，进一步拓展和加深了对黄病毒在内质网复制机制的认识。