PLOS Pathogens｜深圳湾实验室王彦庄团队揭示新冠病毒通过重塑高尔基体促进感染的新机制

近日，深圳湾实验室神经疾病研究所王彦庄教授团队在国际权威期刊PLOS Pathogens在线发表题为 “SARS-CoV-2 remodels the Golgi apparatus to facilitate viral assembly and secretion” 的研究论文，系统揭示了新冠病毒劫持宿主高尔基体实现病毒颗粒组装与释放的分子机制。该研究澄清了病毒出膜路径的关键争议，证实SARS-CoV-2依赖高尔基体完成病毒组装与释放，并通过重塑其结构提升感染能力，为病毒如何高效 复制与传播提供了全新视角。

新冠病毒在全球引发的持续性公共卫生危机，促使科研界深入探讨其感染、复制与释放的每一环节。然而，关于SARS-CoV-2是否依赖经典分泌途径、尤其是否通过高尔基体出膜，一直存在分歧。王彦庄团队通过透射电镜、免疫荧光和病毒追踪等手段发现，病毒在感染细胞后，高尔基体形态发生剧烈变化，由原本规整的层叠结构转化为大量破碎的膜小体，而病毒颗粒正是在这些碎片化高尔基体区域被集中装配和封装，随后通过囊泡运输释放至细胞外。病毒并非绕过高尔基体，而是将其“改造”为适合自身繁殖的专属平台。

进一步机制研究揭示，病毒通过下调高尔基体关键堆叠蛋白GRASP55，破坏其高度有序的膜结构，从而释放出更多膜界面和运输空间，便于病毒蛋白的聚集与病毒粒子的封装。同时，病毒显著上调跨高尔基体网络蛋白TGN46的表达，促进囊泡向细胞膜的快速运输，加快病毒出膜的速度。相关功能实验显示：化学阻断ER-to-Golgi通路→ 病毒释放减少98%，但病毒RNA复制未受影响；GRASP55过表达或TGN46敲低→ 病毒颗粒释放分别减少约50%和70%。这些结果共同表明，高尔基体在病毒装配与释放过程中发挥关键作用，GRASP55和TGN46是病毒操控分泌路径的核心靶点。

除了加快病毒释放，此研究还发现，病毒对高尔基体的操控带来另一个优势：使每个病毒颗粒整合更多的Spike刺突蛋白，从而提升其与宿主细胞ACE2受体的结合能力。也就是说，不仅病毒释放数量增加，单个病毒的感染效率也显著增强。这种“双重提升”策略为SARS-CoV-2的高传播性提供了细胞水平上的解释。

这项研究明确了SARS-CoV-2通过重塑高尔基体结构促进病毒释放和增强感染性的双重策略，丰富了我们对病毒与宿主分泌系统相互作用的理解。相比直接靶向病毒蛋白的药物，干预宿主细胞中的关键因子如GRASP55和TGN46，可能为应对病毒突变提供更稳健的治疗策略。目前，王彦庄团队已启动以这些蛋白为靶点的小分子筛选研究，期待为未来广谱抗病毒药物的开发开辟新路径。

本研究第一作者为密歇根大学分子、细胞与发育生物学系博士后张建超，张建超、Andrew Tai 和王彦庄为共同通讯作者。王彦庄教授近期从密歇根大学加入深圳湾实验室，继续开展关于高尔基体在细胞稳态与疾病中的系统性研究。