打入细胞“内部”病毒就能安心繁衍？

　　《科学》杂志近日以研究长文的形式在线发表了中国工程院院士、南开大学校长曹雪涛教授课题组的论文《核蛋白hnRNPA2B1启动并放大抗DNA病毒天然免疫反应》，报道了该课题组发现异质性细胞核核糖蛋白A2B1能够在细胞核内特异性地识别病毒DNA，开启天然免疫机制，形成对病毒的“强反击”。

　　如同《哈利·波特》中的魔法部，细胞核内恐怕有着最繁忙、复杂、自行运转的中枢系统，千万个部门有条不紊，但在之前人类对于在那里存在的天然免疫防线并不十分清楚。当“黑魔法”（如病毒DNA）攻破强大外围防线侵入“魔法部”时，没有证据证明这里会如何启动抵抗效应。

　　“在科学探索的‘无人区’有所斩获，必须要紧盯关键科学问题，试人所未试，渔人所未渔。”曹雪涛说，“细胞识别‘自我’与‘非我’的机制是天然免疫领域研究的基础，因此要从病原性DNA入手去探明‘自我’与‘非我’的sensor（感受器），寻找天然免疫研究的突破口。”

　　大多病毒DNA会逃过细胞膜直击细胞核

　　在研究的最初阶段，细胞核中是否真的存在参与“狙击”病毒DNA的蛋白感受器是一个未知数。但对生命机制的思辨让团队在“未知”的探索中笃行。

　　“如果细胞核内存在识别病毒DNA的‘嗅探器’，那么为什么不会‘嗅探’到自己的DNA呢？毕竟DNA序列之间可能存在一定的同源性，进而发生‘自噬’。”论文共同第一作者、医学免疫学国家重点实验室讲师温明岳说，但病毒的攻击方式又暗示了细胞核内必然存在天然免疫防线的“延伸”。

　　这是一场“敌进我打”的防御战。DNA病毒侵袭细胞，会在细胞膜处最先遇到阻击，部分病毒蛋白质外壳将DNA散落到细胞质中，激活天然免疫机制。但大部分病毒DNA会逃过细胞膜、潜过细胞质，直击细胞核，并在核膜处“脱”去蛋白外壳，将自己的DNA注入到宿主细胞的细胞核中，利用细胞核的机制进行自我复制，细胞核看似成了病毒DNA复制的“温床”。

　　“生命进化遵循‘相生相克’的原则，病毒的侵染机制意味着细胞核是它的重要‘窝点’，那么细胞必然会衍生出相应的机制‘钳制’它。”温明岳解释，这意味着细胞核内必然存在针对病毒DNA的识别机制。

　　曹雪涛在指导学生做科研时经常提到“创新性科学研究，需要‘术与道’的合二为一”，从生命起源开始的问道式思辨往往会给予团队挑战固有观念的勇气，瞄准原始创新。

　　鉴定出识别病毒DNA的关键核蛋白

　　迈向原始创新的技术体系往往不是现成的，特异性地从细胞核中调取能结合病毒DNA的蛋白质，需要满足“三连环”的技术体系。

　　细胞核内蛋白与病毒DNA结合是“一环”、病毒DNA与生物素标记结合是“一环”、生物素与亲和素等结合沉淀下来是“一环”，而创新性地将三个技术方法联合在一起，通过生物素标记的病毒基因组DNA“钓”出目标蛋白的技术方法，正是论文第一作者、南开大学副教授王蕾的“术”。

　　“钓”蛋白在细胞水平生命机制的研究中比较常见。在细胞质中，存在大量有功能的蛋白质，科学家发明了CHIP（染色体免疫沉淀）等方法沉淀出特定的蛋白，进一步分析研究它们怎么与DNA发生相互作用。这些方法均需要DNA的特异性序列作为“线索”。

　　“当时，我们不知道病毒DNA有没有结合特异性序列。”王蕾说，因此需要使用全病毒基因组DNA。

　　生物素标记属于化学方法，过去只会连接固定已知的DNA序列。但要标记病毒基因组，王蕾收到生物服务企业的回复是：做不了。

　　只能自己动手进行标记技术的创新研发，这对生命基础科学领域的学者来说并不擅长。“查找方法和试剂耗费了一些时间。”王蕾说得轻松，但技术突破的背后是学科间打破“藩篱”，做到真正的交融。

　　新的方法帮助团队获得了上百种与病毒DNA结合的核内蛋白，为了进一步缩小寻找范围，团队引入二维电泳技术。基于对天然免疫经年研究的积累，曹雪涛判断，与病毒DNA相互作用的蛋白在“嗅探”到病毒存在后，必然会跑出细胞核，到细胞质中激活信号网络以传递信号。

　　为此，团队比较了被感染与未感染细胞，哪些蛋白会有此类轨迹，进一步锁定细胞核内能够在病毒感染之后移位到细胞质中的蛋白分子，将目标蛋白范围缩小到23个候选分子。

　　实验室对天然免疫信号通路经年领跑领域科研的积累，使得团队通过一系列细胞功能与动物试验，最终鉴定出hnRNPA2B1是一个关键的核内DNA天然免疫识别受体，并明确了其能够激活TBK1-IRF3信号转导途径，从而启动干扰素等表达。

　　“模式动物小鼠的敲除试验，证明在活体中这一机制是真实存在的。”温明岳说，动物实验更进一步证实了整个病毒阻击的“路线图”。

　　关键蛋白抵抗病毒感染的机制揭晓

　　“hnRNPA2B1主要定位于细胞核中，但在被病毒感染后2小时才会出现在细胞质中。”温明岳说。