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环氧基修饰盖玻片锚定病毒,解析 H18N11 与 MHCII 纳米互作机制

2026-09-03     来源:微信公众号     点击次数:84

【Nature Communications】The bat influenza A virus subtype H18N11 induces nanoscale MHCII clustering upon host cell attachment
“反向黏附”活细胞模型解析H18N11-MHCII纳米尺度互作


研究背景
传统甲型流感病毒,多通过血凝素识别细胞表面的唾液酸受体。蝙蝠来源H18N11则不依赖唾液酸,而利用主要组织相容性复合体Ⅱ类(major histocompatibility complex class II,MHCII)进入细胞。
 
活细胞中的病毒颗粒会迅速内吞,常规成像难以长时间观察接触位点。为进一步解释病毒黏附后是否会限制MHCII运动、并诱导受体在病毒下方形成纳米簇,研究人员建立“反向黏附(inverse attachment)”模型。采用PolyAn 3D-Epoxy环氧基修饰盖玻片,将荧光标记的H18N11病毒颗粒共价固定在玻片表面,再把表达MHCII的活细胞接种于其上, 在生理温度下持续追踪病毒-受体界面。

作者单位:德国弗莱堡大学医学中心、德国亥姆霍兹感染研究中心、英国弗朗西斯·克里克研究所及牛津大学等
期刊:Nature Communications
发表年份:2025年
研究对象:DiD荧光标记H18N11病毒及稳定表达野生型或突变型MHCII-mEos3.2的MDCK-II活细胞
核心产品:PolyAn 3D-Epoxy 环氧基修饰盖玻片
扩展验证:PolyAn 3D-Epoxy 环氧基修饰玻片用于固定病毒完整性验证

 研究流程(图1)
 
1. 细胞与受体模型:构建稳定表达野生型 MHCII-mEos3.2或结合位点突变型 MHCII-mEos3.2的马丁-达比犬肾Ⅱ型(MDCK-II)细胞。mEos3.2 为可光转换荧光蛋白,用于单分子定位与追踪。
2. 病毒的固定和封闭:亲脂性荧光染料 DiD 标记重组H18N11 病毒 rP11和对照组传统H1N1病毒,碱性缓冲液中分别共价固定于 PolyAn 3D-Epoxy 三维环氧基修饰盖玻片;次日洗去未结合病毒后,乙醇胺Tris室温封闭 1 h,再依次磷酸盐缓冲液和感染培养基洗涤。
3. 反向黏附模型:每孔接种 3×10⁴个 MHCIImEos 或 MHCIImEosmut 细胞,使细 胞贴附于固定病毒的玻片表面,培养过夜。
4. 活细胞单分子成像(sptPALM)轨迹和扩散记录、分析:在 37 ℃、5% CO₂条    件下开展单粒子追踪,记录病毒接触区与非接触区的 MHCII 单分子轨迹,计算均方位移( MSD)、扩散系数及幂律指数 α;α越小,表示受体横向运动受限越明显。

图1:a-b,野生型MHCII细胞表面的H18N11轨迹更短;c,PolyAn 3D-Epoxy盖玻片构建反向黏附模型;d-e,H18N11接触区的MHCII轨迹明显凝聚,而H1N1附近未出现同等限制;f-g,受体扩散减慢并在病毒下方局部富集。
 
研究结果
1. H18N11依赖MHCII完成细胞进入
野生型MHCII可支持H18N11感染、内体释放和膜融合;结合位点突变型MHCII虽能正常表达,却不能有效支持病毒进入,说明H18-MHCII特异性结合是感染早期的必要环节。
2. 病毒结合促进MHCII纳米簇增大
H18N11优先结合预先存在的MHCII纳米簇,并进一步招募周围受体。病毒接触区的野生型MHCII簇明显大于非接触区,而突变型受体未出现同样变化。
3. PolyAn反向黏附体系揭示受体运动受限
在固定H18N11颗粒下方,野生型MHCII单分子轨迹更加凝聚,幂律指数α中位数约为0.64,提示横向扩散受到明显限制;传统H1N1附近的α约为0.8,受限程度较弱,体现出病毒特异性。
4. 扩散减慢带来局部受体富集
时间分段超分辨率成像显示,病毒接触位点可持续形成新的MHCII簇。受体运动减慢使MHCII在病毒下方逐渐积累,形成高密度受体平台,可能进一步促进病毒内吞。

研究结论
 
本研究利用PolyAn 3D-Epoxy环氧基修饰盖玻片稳定固定H18N11病毒颗粒,突破病毒快速内吞对活细胞动态观察的限制。结果表明,H18N11通过多价相互作用结合MHCII纳米簇,并限制受体扩散、促进局部富集。该“反向黏附+单分子追踪”策略也可推广至其他病毒-受体互作的早期动态研究。

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-58834-y

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