摘    要：　微管是細胞“貨物”運輸的專用高速公路，為細胞病毒的傳播以及病毒與宿主的相互作用提供了一個動態的支架，病毒可利用它們來運輸其復制所必需的病毒顆粒和蛋白質，同時也會進化出各種措施來調控細胞骨架網絡結構的變化，進一步影響病毒的組裝和釋放。本文對近年來有關微管在正常細胞生物學中的結構和功能，以及在病毒感染過程中作用的相關研究進行綜述。

　　關鍵詞 :     微管;病毒;微管組織中心;綜述;

　　宿主細胞骨架由輻射到整個細胞的動態細絲組成，細絲及其相關的馬達蛋白對質膜重塑，胞內“貨物”的轉運，以及細胞形狀、極性和運動性等起著非常重要的作用，其中微管細胞骨架為各種“貨物”提供了一個活躍的定向運輸系統，病毒等傳染性微生物會利用這個系統運輸其基因組到細胞內的復制點進行復制。雖然早期的研究確定了微管網絡對病毒感染的重要性，但病毒侵占宿主細胞骨架的調節器和動力蛋白適配器的機制才剛剛開始出現�，F對近年來有關微管（microtubule,MT）在正常細胞生物學中的結構和功能，以及在病毒感染過程中作用的相關研究進展綜述如下。

　　一、MT的結構與功能

　　MT是真核細胞細胞骨架的3大組成成分之一，對細胞器、胞內/胞外小泡和大分子復合物的胞內運輸必不可少[1]。MT是由α、β微管蛋白異二聚體以頭尾交織的方式形成原絲，13條原絲圍繞一個中空的核心組裝形成了單個微管細絲[2]，異源二聚體組裝形成兩個截然不同的末端，即α微管蛋白連接的微管負端和β微管蛋白連接的微管正端。微管負端通常固定于其成核位置微管組織中心（microtubule organizing center,MTOC），生長非常緩慢且決定了微管網絡的定向生長，有助于在細胞內生成復雜且功能多樣的MT陣列，最成熟的MTOC是中心體，由1對中心粒組成，中心粒被著絲點外周物質（pericentriolar material,PCM）包圍，γ微管蛋白是PCM的重要組成部分，是微管成核的促成劑，參與MT的形成，但在脊椎動物細胞中，胚珠周高爾基體膜也被鑒定為獨立的MTOC，具有組裝和穩定微管陣列的能力。微管正端是MT向外聚合的必要前提，其從微管組織中心向外輻射，形成動態生長或收縮的細絲，這些細絲經過持續聚合和隨后的解聚，導致蛋白質網絡能夠在結構上經歷快速和持續的變化，以滿足細胞不斷變化的需求[3]。

　　細胞內的MT在聚合和解聚之間的平衡稱為微管的動態不穩定性，這種不穩定性結構是微管細胞骨架功能多樣性的物質基礎，并受到微管相關蛋白（microtubule–associated proteins,MAPs）和馬達蛋白的調節。MAPs是包括結構相關蛋白和正端跟蹤蛋白（plus–end tracking proteins,+TIPs）在內的一大類蛋白質，可促進MT的聚合、穩定，并調節MT與其他細胞成分之間的關系，是維持MT結構和功能的必需成分。近年研究發現，某些MAPs異常表達可引起微管動態系統的失衡，對疾病的發生發展起重要作用，如過度表達或超磷酸化Tau阻礙了體內突觸小泡和細胞器的運輸[4]，降低Tau后可以挽救阿爾茨海默病小鼠模型中軸突運輸的缺陷[5]；微管相關蛋白Tau(MAPT）敲減后還可能促進透明腎細胞癌（clear cell renal cell carcinoma,cc Rcc）細胞的增殖和侵襲[6]；微管相關蛋白1S(MAP1S）的敲減也會引起自噬缺陷，并促進肝細胞癌的發生[7]。此外，MT的末端結合蛋白能夠特異識別存在于MT末端的GTP微管蛋白并水解為GDP微管蛋白[8]，促進MT聚合并將其他+TIPs招募至MT正端，+TIPs在MT末端處的積累能夠局部控制特定區域的MT穩定，如細胞極化[9]。微管蛋白的翻譯后修飾（post–translational modifications,PTM）也賦予了微管更多的結構多樣性。乙�；�修飾存在于所有穩定的微管中，尤其是神經元的MT，其與神經元發育過程中軸突的調控密切相關，它控制著皮質神經元的遷移以及形態的形成，在許多神經退行性疾病中，如帕金森病、亨廷頓病和進行性神經性腓骨肌萎縮癥中，都發現降低MT的乙�；�水平會導致軸突運輸缺陷[10];MT乙�；�也被證明可以控制細胞器的空間排列，如在自噬過程中，乙�；�的MT能夠隔離溶酶體，并介導溶酶體與自噬小體的相互作用[11]。

　　細胞馬達蛋白代表了一個結構和功能不同的大分子家族，包括驅動馬達蛋白（Kinesin）和運動馬達蛋白（Dynein），能夠攜帶各種貨物沿細胞骨架細絲進行雙向運輸。動力蛋白通常有助于生物貨物（如內吞小泡）向細胞內部的逆行運輸，Kinesin有助于將貨物向細胞外周的運輸[12,13]，如Kinesin–1在核周乙�；�微管上優先移動溶酶體，而Kinesin–3在外周和酪氨酸化的微管上運輸溶酶體，溶酶體的亞細胞定位不僅決定了其成熟度和溶酶能力，而且還有助于代謝信號的傳遞；反轉錄病毒也可以利用馬達蛋白實現有效的感染，如HIV–1感染需要動力蛋白輕鏈DNAL1，使用動力蛋白輕鏈肽可抑制其感染[14]；驅動蛋白–1參與了多瘤病毒粒子從內質網向胞質的釋放[15]。微管動力學還受到微管穩定劑（如諾考達唑、秋水仙堿）或微管穩定藥物（如紫杉醇）的影響[16]。
 

　　二、MT在病毒入侵中的作用

　　MT在細胞內從病毒附著一開始就影響病毒的入侵，由于受MT陣列的極化控制，病毒通常附著在細胞上并進入特定的位置，如1型單純皰疹病毒（herpes simplex virus type 1,HSV–1）會在基底側而不是在頂端感染極化的上皮細胞[16]。病毒通過特定受體附著的細胞也可能觸發改變MT動態的信號通路，如Kaposi肉瘤相關皰疹病毒（Kaposi?s sarcoma–associated herpesvirus,KSHV）的糖蛋白B與整合素依賴的局灶性粘連結合，可誘導包括MT穩定在內的細胞骨架的快速重塑[15],Ezrin–Radixin–Moesin(ERM）家族成員也被認為是早期KSHV誘導的細胞骨架重排的效應靶點之一。與KSHV相似，HIV–1感染的早期階段也需要局灶性黏附蛋白和ERM家族成員，通過他們促進穩定的MT形成[17]。相比之下，HCV感染受到ERM的負面調控，這與HCV在感染早期不會利用穩定MT的結果一致[18,19]�？傊�，MT不僅在病毒附著的細胞表面受體中發揮作用，而且病毒與受體的結合也會反過來影響MT的動態，促進病毒的早期感染。

　　三、MT在病毒轉運中的作用

　　進入細胞的病毒以各種方式利用MT網絡，如脊髓灰質炎病毒通過內吞體攝取后，其受體會與動力蛋白輕鏈Tctex–1相互作用，控制內吞體的逆行運動[20]；如腺病毒（Ad）可瞬時激活了rac1、蛋白激酶A(protein kinase A,PKA）和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38mitogen–activated protein kinase,P38MAPK）信號通路，促進了MT向細胞外圍的生長及捕獲Ad顆粒[20]。研究表明，在某些情況下，病毒也不是隨機接觸MT，而是通過MT正端來捕獲，如HSV–1病毒顆粒的運輸需要與EB1和+TIP胞質接頭蛋白170(cytoplasmic linker protein 170,CLIP170）復合物結合，以便病毒在進入細胞質后啟動動力蛋白介導其向細胞核的轉運[21]。在反轉錄病毒中，HIV–1會靶向不同的+TIP來誘導MT穩定，在感染早期HIV–1顆粒的基質蛋白（matrix,MA）會與EB1相關的+TIP Kif4相互作用誘導MT穩定[22]。隨著MA喪失，HIV–1衣殼蛋白會與另一個EB1相關的+TIP家族結合Formins Dia1或Dia2結合[23]來促進脫衣殼以及基于MT的病毒運輸，隨著脫衣殼的發生，會有越來越多的衣殼蛋白暴露到細胞質中，并進一步促進MT的穩定。其他促進HIV–1早期感染的宿主因子，如MT相關蛋白MAP1A和MAP1S，也與衣殼蛋白相互作用，促進MT穩定[24]，表明HIV–1會靶向不同MT調節蛋白，來確保早期感染期間穩定MT網絡的形成。此外，動力蛋白適配器DCNT2能夠與莫洛尼氏鼠白血病病毒（M–Mu LV）脫衣殼后的復合物相互作用，調節病毒的感染[25]，雖然這種相互作用在病毒轉運過程的機制尚不清楚，但在MT非依賴的過程中，病毒也會利用這種銜接蛋白和MT調節蛋白[26]�？傊�，病毒會使用不同的策略，利用細胞微管網絡，到達其復制的亞細胞位點或是瞬時潛伏的位點。

　　四、MT在病毒組裝中的作用

　　病毒組裝和釋放是一個復雜多樣的過程，其中微管組織中心——高爾基體膜，在此過程中扮演著重要角色，如皰疹病毒在細胞核內復制并將其DNA基因組包裝成衣殼，之后衣殼從細胞核轉運到高爾基體膜處，在高爾基體反面網絡結構（trans–Golgi network,TGN）處獲得綴有病毒糖蛋白的外膜；如HSV–1顆粒在轉運到細胞核并建立生產感染后，中心體的功能會被破壞而觸發MT網絡的重組，有利于非中心體MT形成并促進病毒轉運[27]，在破壞細胞中心體功能的同時，HSV–1通過病毒Akt模擬物Us3激活了細胞質連接相關蛋白（cytoplasmic linker–associated proteins,CLASPs),CLASPs是專門的+TIP，有助于高爾基體上的MT成核和細胞外圍的MT穩定[28]，其在TGN處穩定的成核MT有利于將新的病毒顆粒運輸到細胞表面進行組裝[29]。在具有核復制階段的許多反轉錄病毒也在微管組織中心處進行組裝，如小鼠乳腺腫瘤病毒和猴反轉錄病毒在MTOC聚集，并在TGN獲得其包膜[28]；子代流感病毒的結構蛋白和RNA基因組通過MTOC轉運到裝配位點內小體中進行組裝。此外，乙�；疢T陣列的極性對細胞病毒的運輸也非常重要，如流感會誘導MT乙�；�，乙�；�程度與流感釋放程度相關，流感釋放程度涉及將病毒成分輸送到質膜頂端[30];HSV–1蛋白VP22和宿主HDAC6也可以協助乙�；疢T陣列形成[29]，這些例子說明了MT陣列的極化和穩定有助于將病毒顆粒運輸到質膜的特定區域進行組裝。

　　綜上所述，病毒在進入細胞的過程中會劫持大量宿主細胞蛋白質和相關的生物通路，對細胞內的各種環境做出反應，使之有利于病毒的合成和釋放。近年的研究為病毒如何操縱MT，協調馬達蛋白來促進其感染提供了大量的證據。未來的研究，特別是宿主信號通路和下游效應機制的研究，無疑將為MT在病毒感染過程中發揮作用的潛在機制提供重要的新思路。

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