Science Bulletin｜徐涛/李总红/纪伟/薛艳红团队揭秘冠状病毒“组装工厂”：HGS阳性囊泡区室|冠状病毒|宿主|徐涛(细胞生物物理学家)|纪伟|薛艳红|蛋白

冠状病毒如何利用宿主细胞资源，在感染后期大规模“生产”子代病毒颗粒，是其生命周期中尚未完全阐明的重要环节。传统观点认为，冠状病毒的组装主要发生在感染早期的内质网-高尔基体中间区室（ERGIC）和高尔基体膜附近。然而，在感染后期，当宿主细胞内膜系统发生剧烈重组、传统细胞器结构难以辨识时，病毒又如何高效地完成组装？这个“病毒工厂”的真面目一直笼罩在迷雾之中。

近日，广州实验室徐涛院士 /李总红，与中科院生物物理所纪伟、薛艳红团队在前期发现宿主蛋白HGS是泛冠状病毒组装关键因子的基础上，进一步在 Science Bulletin 杂志上发表了题为

HGS+ enlarged vesicular compartments serve as the sites for coronavirus assembly at later infection stage

的研究成果。该研究综合运用超分辨活细胞成像、冷冻电子断层扫描（cryo-electron tomography，cryo-ET）、 ‌聚焦离子束-扫描电子显微镜（ FIB-SEM）等前沿成像技术，首次直观揭示并证实：在感染后期，冠状病毒会“劫持”宿主蛋白HGS，诱导其形成一种新型的大型囊泡区室（HGS+ Enlarged Vesicles），并以此作为病毒颗粒进行大规模组装的核心场所。这项研究为我们理解冠状病毒生命周期的组装环节提供了全新的细胞器视角和清晰的结构证据。

此前，徐涛/李总红团队已通过全基因组筛选发现宿主蛋白HGS是泛冠状病毒组装的关键因子，并基于其与病毒M蛋白的互作开发了潜在广谱抗病毒药物 RTB （J Clin Invest, 2025）。本项研究则更进一步，深入探究了HGS发挥功能的具体细胞结构与机制。

研究人员首先观察到，在多种冠状病毒（包括MHV、SARS-CoV-2、HCoV-229E等）感染的后期，细胞内会出现大量 HGS阳性的增大囊泡，且病毒的结构蛋白（如核衣壳蛋白N、刺突蛋白S、膜蛋白M）会募集至这些囊泡中，提示它们可能是潜在的病毒组装位点。

为直接验证这一猜想，研究团队运用了多种前沿成像技术。为了获得动态证据，研究人员进行了超分辨活细胞成像，直观捕捉到病毒结构蛋白M和N被实时招募到HGS形成的囊泡上的过程。通过 APEX2标记电镜与免疫电镜，他们直观地在HGS阳性囊泡的腔内观察到了组装完成的病毒颗粒。更令人信服的证据来自冷冻相关光镜-电镜联用技术，该技术实现了在接近天然状态下对细胞结构的观测。三维断层成像清晰地显示，在HGS形成的囊泡内，不仅存在大量病毒颗粒，甚至能清晰看到正在组装过程中的病毒前体以及结构化的核糖核蛋白复合物，直接证实了这些囊泡是活跃的病毒“组装工厂”。

为了从全景视角揭示病毒感染后期细胞的整体变化，研究团队采用了聚焦离子束-扫描电镜对整个感染细胞进行三维重构。分析发现，在野生型细胞中，存在两种特征性的病毒组装结构：缠结型囊泡区室与分离型囊泡区室。而在HGS敲除的细胞中，这两种结构几乎完全消失，仅能在核周区域观察到极少量病毒颗粒，且其数量与体积均显著降低。这证明 HGS对于形成专门的病毒组装区室不可或缺。

进一步机制研究表明，冠状病毒感染可诱导HGS与高尔基体及内体/溶酶体系统的蛋白发生互作与共定位，驱动形成一个新型的混合细胞器。这解释了病毒如何“劫持”并重塑宿主内膜系统，以创建利于自身大规模组装的微环境。

基于以上发现，研究者提出一个整合模型：在感染早期，冠状病毒利用ERGIC/高尔基体进行初步组装；随着感染进程，病毒通过 HGS募集病毒结构蛋白（尤其是M蛋白）至其诱导形成的特异性增大囊泡中，以此作为后期高效组装的核心平台；组装完成的病毒颗粒最终可能借助溶酶体分泌途径释放至细胞外。

该研究系统阐明了冠状病毒在感染后期完成高效组装的细胞结构基础与关键宿主因子，也将HGS从一个关键的宿主因子提升为新型病毒诱导细胞器的组织核心。这一发现深化了对冠状病毒完整生命周期的理解，也为未来开发以HGS或该特定组装区室为靶点的、具有独特作用机制的广谱抗冠状病毒策略提供了重要的理论依据。