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 vesicle，DMV）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nsp3+nsp4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GCA（50 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。

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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.

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