日本自然科学研究机构（NINS）生命创造探究中心/生理学研究所的宋致宖特任助教、村田和义特任教授的研究团队，与大阪大学超高压电子显微镜中心的光冈薰教授的研究团队共同利用设置于超高压电子显微镜中心的超高电压低温电子显微镜，成功地以7.7Å的分辨率明确了巨大病毒之一的“东京病毒（Tokyovirus）”的粒子结构。
图1. A）东京病毒的粒子结构。从外侧开始依次为MCP：主衣壳蛋白（浅蓝色）、mCP：次衣壳蛋白（蓝色）、ScP：支架蛋白（黄色）、IM：核膜（灰色），内部为巨大病毒DNA。*处为核膜的突起结构。B）由7种结构物复杂组合形成的新形网状结构和ScP（黄色）。mCP为从壳的内侧投影。三角形的mCP网状结构在5个轴顶点（下面的左右）之间扩展。（供图：自然科学研究机构（NINS））
巨大病毒，是一种粒子大小和基因大小都能与小型细菌匹敌的大病毒。但巨大病毒结构研究的主要困难之处也在于其大小。在对一般病毒粒子进行结构分析时，会使用电子加速电压在300kV以下的中型透射型电子显微镜，以病毒的多个投影图像来重建其立体结构。使用这种方法，电子束需要充分透过样品，并且一次聚焦的范围仅限于数百纳米，所以超过该范围的巨大病毒无法正确地投影图像。到目前为止的做法都是聚焦巨大病毒周边的部分结构来进行解析，之后再将各个结果连接起来，由此重建巨大病毒的整体全貌。
此次研究团队使用超高电压低温电子显微镜，用1MV加速电压记录了直径为250nm的东京病毒的高分辨率投影图像，以7.7Å的分辨率明确了其整体结构。由此也明确了用于存储巨大病毒基因的新型巨大胶囊的详细结构。
许多病毒颗粒表面都覆有相同有序排列的主衣壳蛋白（MCP）。此次研究发现，东京病毒在MCP的正下方还存在一种支撑该结构的次衣壳蛋白新网状结构。在mCP与包裹着巨大病毒基因的核膜之间，支架蛋白（ScP）很发达，对形成巨大病毒的特征性核膜上的突起结构起到了作用。在MCP的外侧，还有未知的蛋白质。东京病毒的近缘物种会吸附在宿主阿米巴的表面。这也意味着前端蛋白质参与了吸附宿主的行为。
“与细菌匹敌”的巨大病毒发现于东京的荒川
村田特任教授指出“巨大病毒是一种病毒的大小和基因大小都能与小型细菌匹敌的大尺寸病毒。用传统的电子显微镜观察太大，用光学显微镜观察又太小。我们将2016年在东京的荒川发现的东京病毒整体结构进行了精密的图像化，并用此图像明确了东京病毒的整体构造。我们期待以后能使用超高压低温电子显微镜阐明巨大病毒的更多结构”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Scientific Reports
论文：A novel capsid protein network allows the characteristic internal membrane structure of Marseilleviridae giant viruses
DOI：10.1038/s41598-022-24651-2
