冠状病毒感染后会重塑细胞内膜系统以形成双膜囊泡double-membrane vesicleDMV作为病毒RNA合成的平台。内质网被认为是DMV形成的主要膜来源同时本团队前期的研究表明冠状病毒nsp6蛋白可通过劫持ERAD通路促进脂解从而为DMV生长提供膜组分PMID: 41253842。然而高尔基体及其囊泡运输系统是否参与其中尚不完全清楚。近日中山大学李春梅团队、广州国家实验室郭德银团队与广州医科大学侯盼盼团队合作在hLife发表了题为“Golgi-derived COPI vesicles fuel the biogenesis of coronavirus replication organelles”的研究论文图1揭示冠状病毒通过劫持宿主GBF1-ARF1-COPI囊泡运输通路利用高尔基体来源的膜促进DMV的形成。图1 论文标题及作者信息研究利用APEX2邻近标记蛋白质组学以新型冠状病毒蛋白nsp3为“诱饵”标记邻近蛋白经质谱鉴定出263个富集宿主蛋白主要涉及囊泡运输和高尔基体/内质网相关过程。其中GBF1-ARF1-COPI通路尤为突出。免疫共沉淀证实nsp3与GBF1、ARF1和COPA相互作用感染后这些因子向核周聚集与双膜囊泡共定位。通过siRNA敲低、CRISPR/Cas9敲除和利用GBF1抑制剂GCA三种手段在MHV、SARS-CoV-2和HCoV-229E中验证。结果显示敲低或敲除GBF1以及抑制GBF1酶活性均显著抑制三种病毒复制。SARS-CoV-2复制子相关实验排除了GBF1对病毒进入的影响。在不依赖病毒感染的nsp3nsp4共表达系统中透射电镜显示敲低GBF1或COPA后双膜囊泡数量显著减少、直径明显缩小。GCA处理同样导致DMV形成缺陷该表型在三种病毒中高度一致。蔗糖密度梯度离心发现感染后高尔基体标志物GM130、TGN46和COPI标志物COPA向双膜囊泡富集层迁移。细胞成像显示感染后4至12小时高尔基体与双膜囊泡核周共定位持续增强。GCA处理或敲低COPA后共定位显著减少证实高尔基体膜通过COPI囊泡运送至DMV图2。C57BL/6J小鼠感染MHV后腹腔注射GCA50 mg/kg。结果显示GCA显著降低肺和肝组织中病毒基因组RNA和亚基因组RNA水平病毒滴度下降N蛋白表达减少。肺组织HE染色显示病理损伤明显减轻。图2 冠状病毒劫持GBF1-ARF1-COPI通路促进DMV形成示意图上述结果表明冠状病毒对宿主GBF1-ARF1-COPI通路具有高度依赖性。机制上病毒nsp3招募GBF1以激活ARF1介导的COPI囊泡形成并将COPI囊泡募集至病毒DMV形成区域。这一策略使冠状病毒能够高效利用宿主膜资源完成复制细胞器形成。该研究为理解冠状病毒如何重编程宿主膜转运系统提供了新视角。此外DMV的膜来源非常广泛可能源自多种不同的宿主细胞器这也是冠状病毒感染引发广泛宿主内膜系统重构的原因之一。重要的是GBF1-ARF1-COPI轴在多种冠状病毒复制中均发挥作用提示该通路可能是一个有前景的广谱抗冠状病毒干预靶点。作者简介王朝焕 博士后第一作者机构广州国家实验室研究方向病毒感染致病机制研究苏鑫越 硕士研究生第一作者机构广州医科大学研究方向呼吸道RNA病毒感染致病机制研究郭德银 研究员通信作者机构广州国家实验室研究方向RNA病毒感染致病机制和抗病毒药物以及干细胞抗病毒机理侯盼盼 教授通信作者机构广州医科大学研究方向呼吸道RNA病毒感染致病机制研究李春梅 副教授通信作者机构中山大学研究方向病毒的感染复制与抗病毒免疫调控机制利用电镜及3D重构技术研究内质网与生物大分子的动态变化及病毒互作机制引用格式Wang Z, Su X, Gong K, et al. Golgi-derived COPI vesicles fuel the biogenesis of coronavirus replication organelles. hLife 2026. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2026.06.004. hLife | 冠状病毒“劫持”高尔基体来源的COPI囊泡以形成复制细胞器
冠状病毒感染后会重塑细胞内膜系统以形成双膜囊泡double-membrane vesicleDMV作为病毒RNA合成的平台。内质网被认为是DMV形成的主要膜来源同时本团队前期的研究表明冠状病毒nsp6蛋白可通过劫持ERAD通路促进脂解从而为DMV生长提供膜组分PMID: 41253842。然而高尔基体及其囊泡运输系统是否参与其中尚不完全清楚。近日中山大学李春梅团队、广州国家实验室郭德银团队与广州医科大学侯盼盼团队合作在hLife发表了题为“Golgi-derived COPI vesicles fuel the biogenesis of coronavirus replication organelles”的研究论文图1揭示冠状病毒通过劫持宿主GBF1-ARF1-COPI囊泡运输通路利用高尔基体来源的膜促进DMV的形成。图1 论文标题及作者信息研究利用APEX2邻近标记蛋白质组学以新型冠状病毒蛋白nsp3为“诱饵”标记邻近蛋白经质谱鉴定出263个富集宿主蛋白主要涉及囊泡运输和高尔基体/内质网相关过程。其中GBF1-ARF1-COPI通路尤为突出。免疫共沉淀证实nsp3与GBF1、ARF1和COPA相互作用感染后这些因子向核周聚集与双膜囊泡共定位。通过siRNA敲低、CRISPR/Cas9敲除和利用GBF1抑制剂GCA三种手段在MHV、SARS-CoV-2和HCoV-229E中验证。结果显示敲低或敲除GBF1以及抑制GBF1酶活性均显著抑制三种病毒复制。SARS-CoV-2复制子相关实验排除了GBF1对病毒进入的影响。在不依赖病毒感染的nsp3nsp4共表达系统中透射电镜显示敲低GBF1或COPA后双膜囊泡数量显著减少、直径明显缩小。GCA处理同样导致DMV形成缺陷该表型在三种病毒中高度一致。蔗糖密度梯度离心发现感染后高尔基体标志物GM130、TGN46和COPI标志物COPA向双膜囊泡富集层迁移。细胞成像显示感染后4至12小时高尔基体与双膜囊泡核周共定位持续增强。GCA处理或敲低COPA后共定位显著减少证实高尔基体膜通过COPI囊泡运送至DMV图2。C57BL/6J小鼠感染MHV后腹腔注射GCA50 mg/kg。结果显示GCA显著降低肺和肝组织中病毒基因组RNA和亚基因组RNA水平病毒滴度下降N蛋白表达减少。肺组织HE染色显示病理损伤明显减轻。图2 冠状病毒劫持GBF1-ARF1-COPI通路促进DMV形成示意图上述结果表明冠状病毒对宿主GBF1-ARF1-COPI通路具有高度依赖性。机制上病毒nsp3招募GBF1以激活ARF1介导的COPI囊泡形成并将COPI囊泡募集至病毒DMV形成区域。这一策略使冠状病毒能够高效利用宿主膜资源完成复制细胞器形成。该研究为理解冠状病毒如何重编程宿主膜转运系统提供了新视角。此外DMV的膜来源非常广泛可能源自多种不同的宿主细胞器这也是冠状病毒感染引发广泛宿主内膜系统重构的原因之一。重要的是GBF1-ARF1-COPI轴在多种冠状病毒复制中均发挥作用提示该通路可能是一个有前景的广谱抗冠状病毒干预靶点。作者简介王朝焕 博士后第一作者机构广州国家实验室研究方向病毒感染致病机制研究苏鑫越 硕士研究生第一作者机构广州医科大学研究方向呼吸道RNA病毒感染致病机制研究郭德银 研究员通信作者机构广州国家实验室研究方向RNA病毒感染致病机制和抗病毒药物以及干细胞抗病毒机理侯盼盼 教授通信作者机构广州医科大学研究方向呼吸道RNA病毒感染致病机制研究李春梅 副教授通信作者机构中山大学研究方向病毒的感染复制与抗病毒免疫调控机制利用电镜及3D重构技术研究内质网与生物大分子的动态变化及病毒互作机制引用格式Wang Z, Su X, Gong K, et al. Golgi-derived COPI vesicles fuel the biogenesis of coronavirus replication organelles. hLife 2026. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2026.06.004.