科學(xué)通報(bào) | 中國科學(xué)院武漢病毒研究所李峰團(tuán)隊(duì)綜述病毒蛋白冠研究進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院武漢病毒研究所李峰課題組在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表了題為“病毒蛋白冠研究進(jìn)展”的綜述文章，以病毒與生物流體中蛋白質(zhì)組分相互作用形成“病毒蛋白冠”的獨(dú)特視角，從病毒蛋白冠的形成與動(dòng)態(tài)演變、研究方法、組成及其生物學(xué)效應(yīng)三個(gè)方面系統(tǒng)總結(jié)了病毒蛋白冠的研究進(jìn)展，以期為深化認(rèn)識(shí)病毒-宿主相互作用、發(fā)展新的抗病毒策略以及設(shè)計(jì)病毒基功能納米材料提供新思路。

病毒寄生于宿主體內(nèi)經(jīng)歷復(fù)雜的病毒-宿主相互作用。長期以來，病毒-宿主相互作用多聚焦于病毒與宿主細(xì)胞之間的相互作用。事實(shí)上，病毒在宿主體內(nèi)的生命活動(dòng)始終伴隨著病毒粒子在體液環(huán)境中的復(fù)雜遷移。本文首先從病毒學(xué)角度，介紹了病毒與體液環(huán)境中典型蛋白組分的相互作用及其生物學(xué)效應(yīng)，闡述體液環(huán)境中多種宿主因子在病毒體內(nèi)活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。因此，病毒與體液環(huán)境的相互作用是認(rèn)識(shí)病毒-宿主相互作用的重要組成部分，同時(shí)可為開發(fā)新的抗病毒策略提供思路。

近年來，病毒性疾病的頻繁爆發(fā)和嚴(yán)重危害加速了病毒學(xué)研究與各學(xué)科領(lǐng)域的交叉融合。蛋白冠通常是指納米材料進(jìn)入體內(nèi)后，其表面吸附大量蛋白分子所形成的結(jié)構(gòu)，對(duì)納米材料的活體行為和生物學(xué)效應(yīng)具有重要影響。病毒作為天然的納米結(jié)構(gòu)，在生物流體中也會(huì)形成蛋白冠，賦予病毒粒子新的表面特性，繼而影響病毒粒子生物學(xué)行為，包括病毒感染性、免疫應(yīng)答和致病機(jī)制等。另一方面，病毒及其衍生的納米顆粒作為一種新興的生物納米平臺(tái)，具有結(jié)構(gòu)精確、生物兼容性好、可編程功能化修飾等優(yōu)勢(shì)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。研究表明，病毒蛋白冠具有調(diào)控病毒基納米顆粒生物學(xué)效應(yīng)的作用，包括靶向性、免疫原性和生物分布等。鑒于此，病毒蛋白冠研究可為理解病毒體內(nèi)行為、理性設(shè)計(jì)病毒基功能納米材料提供重要依據(jù)。

本文全面總結(jié)了病毒蛋白冠的形成與動(dòng)態(tài)演變、研究方法、組成及其生物學(xué)效應(yīng)。如圖1，病毒蛋白冠的研究主要包括：（1）體外模擬蛋白冠在生物流體中的形成；（2）從復(fù)雜生物流體中分離病毒蛋白冠；（3）病毒蛋白冠的表征與質(zhì)譜鑒定；（4）生物信息學(xué)分析與功能驗(yàn)證。病毒蛋白冠研究的各個(gè)環(huán)節(jié)顯著影響其分析結(jié)果，未來亟需建立標(biāo)準(zhǔn)化操作與分析流程。基于現(xiàn)有報(bào)道，本文梳理了不同病毒或病毒樣顆粒在生物流體中形成的蛋白冠組成特征及其生物學(xué)效應(yīng)，可為后續(xù)病毒蛋白冠調(diào)控機(jī)制及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究提供理論基礎(chǔ)：（1）病毒蛋白冠的組成較為復(fù)雜，與病毒類型、表面性質(zhì)及所處生物流體環(huán)境相關(guān)；（2）病毒蛋白冠的功能效應(yīng)很可能由病毒表面富集的多種因子共同介導(dǎo),而非單一因子所致；（3）病毒粒子不同表面修飾導(dǎo)致特異性蛋白冠組分的形成，病毒蛋白冠的操縱可以調(diào)控病毒粒子生物學(xué)效應(yīng)。

圖1. 病毒蛋白冠的制備與分析流程示意圖，主要包括：（i）病毒粒子與生物流體共孵育形成病毒蛋白冠；（ii）從生物流體中分離病毒-蛋白冠復(fù)合物（主要采用蔗糖密度梯度離心方法）；（iii）質(zhì)譜鑒定蛋白冠的組成；（iv）蛋白冠的生物信息學(xué)分析。

病毒與宿主體液環(huán)境的相互作用是一個(gè)具有雙重效應(yīng)的過程。一方面，該過程作為病毒生命周期的重要階段，病毒可以借助生物流體中的多種宿主因子實(shí)現(xiàn)其傳播與感染；另一方面，宿主通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)生物流體環(huán)境，識(shí)別、結(jié)合或啟動(dòng)免疫應(yīng)答以抵御病毒感染。“病毒蛋白冠”這一交叉概念為研究病毒與生物流體相互作用提供了新的視角和研究思路，將有助于豐富和深化病毒-宿主相互作用的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，為開發(fā)新型抗病毒策略和設(shè)計(jì)病毒基生物功能材料提供理論指導(dǎo)。本文最后還探討了病毒蛋白冠研究當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院武漢病毒研究所李峰研究員和周娟副研究員為本文通訊作者，在讀碩士研究生楊雙寧為本文第一作者，深圳理工大學(xué)張先恩研究員為論文寫作、構(gòu)思提供了幫助。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFC2303500)、國家自然科學(xué)基金(22293033)、湖北省青年科技人才培養(yǎng)專項(xiàng)(2025DJA088)和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2023352)資助。

文章信息

楊雙寧，張先恩，周娟，等.病毒蛋白冠研究進(jìn)展. 科學(xué)通報(bào), 2026.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-5712

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