2014年4月18日 星期五

攻城記

病毒體積小小,但每一部分都是設計用來感染其它細胞,繼而「繁殖」然後感染其它細胞。它們就像當年的蒙古軍隊一樣,攻城,破城,擴大版圖。我們的細胞就像一個有多重守衞的城;病毒就是攻城的專家。孫子兵法中說:知己知彼,百戰不殆;我們現在就來看看它們的把戲!

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木馬屠城

相信大家都讀過木馬屠城記的故事吧。希臘人為了要攻特洛伊,造了一頭巨型木馬,把精兵藏在裡面,扮成禮物。特洛伊不以為詐,把木馬連同敵軍帶入城中,自取滅亡。

我們的細胞就像這個特洛伊城,城牆外有城門把關,平常很多貨物出出入入。城門的守衞會檢送貨人的信物。如果信物跟城牆上的信物吻合,守衞就會讓貨物人城。很多病毒就是靠這一點進入細胞。它們的表面有很多不同的蛋白,作為假信物。細胞外也有很多蛋白,用作分辨來者是否可以進入細胞。病毒表面的蛋白就是可以跟這些細胞外的蛋白吻合,讓細胞以為它是真的貨物,打開門讓它進去。

打開門就算了,病毒表面的蛋白還可以當八達通使用。在細胞表面時,病毒會發送訊號到細胞入面告訴它「有大型貨物要送入細胞核,麻煩安排交通」。細胞入面不疑有詐,安排大隊人馬擁護,派出車隊,送它上細胞入面的公路,大步大步往細胞核心進發。

記得它嗎?可愛的驅動蛋白。但其實往細胞核進發的是動力蛋白(dynein)。Image source


變型

成功入城後,在往細胞核的途中,就是發難的時機了。由於病毒被「車隊」(endosome)包圍,要發難也不是那麽容易。可是厲害的是,隨着endosome內的酸度愈來愈高,病毒表面的蛋白竟然變型,繼而突圍而出。這麽刺激的事當然要去片:

(變型由大約0:40開始看)

以上片段只是登革熱病毒的技倆,其它種類的病毒當然有其它辦法了。

騎劫

病毒為甚麽可以這麽小型,卻能造成大破壞?因為它們很會騎劫受侵略的細胞,用細胞內的機器和資源去幫它們大量複製。病毒可以用各種方法去停止細胞內的蛋白製造工場﹣核醣體(ribosome)製造細胞本身的蛋白,而去造病毒自己的蛋白。這樣的騎劫很有效,幾乎可以令細胞停止本身的運作,用所有資源去幫病毒複製。

再下一城

複製好零件,打包成新的病毒後,是時候要離開去攻下一個細胞了。這時候細胞已經力不從心,只能等死了(其實它們死前會盡力通知其它細胞,或是跟病毒同歸於盡,日後有機會再講)。有些病毒會直接「爆」出去,而其他的則會施施然走上細胞內的出城公路出去,臨離開時還要從細胞膜拿一點用來包裝,真的有風駛盡𢃇。

你有張良計,我有過牆梯

當然我們的細胞和免疫系統不會坐以待斃了。所謂「你有張良計,我有過牆梯」,免疫系統和病毒的關係就像蝙蝠俠與小丑一樣,千百萬年來鬥智鬥力,但沒有一方是完全勝利的。以後有機會談一下我們的免疫系統怎樣打這場仗。

以下的TED education 影片大約介紹了雙方的手法:



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