艾滋病的突破性发现:使病毒处于永久休眠状态

2019-04-16 11:38:02  阅读 769 次 评论 0 条

这项研究由加利福尼亚州旧金山格拉德斯通研究所的一个团队领导,该文章现在发表在“ 细胞”杂志上。

这些发现还可以解释生物学中其他地方发生的细胞命运决定 - 例如干细胞如何决定是否作为干细胞保留下来,或者在分裂时是否分化成特化细胞,包括脑细胞或心脏细胞。

高级研究作者格莱斯顿研究所细胞电路中心主任Leor S. Weinberger教授将这一过程比作我们在做出金融投资决策时如何“对冲我们的赌注”。

为了“防止市场波动”,我们可能会选择将某些基金放置在高风险股票中,收益率可能很高,其余的则处于低风险,低收益的期权。

“同样,”他解释说,“ 艾滋病病毒通过产生活动性和休眠性感染,在易变的环境中覆盖其基础。”

HIV潜伏水库

一旦它进入人体,HIV就会将其遗传物质插入“宿主”免疫细胞的DNA中。这样做可以让艾滋病毒强制细胞的机器制造病毒的副本。

然而,一些艾滋病毒感染的免疫细胞进入休眠或潜伏状态,不会产生新的病毒。艾滋病病毒可以长时间藏在这个“ 潜伏水库 ”中。

目前的艾滋病治疗对于减少体内活性病毒的量非常有效。然而,他们不擅长处理休眠的艾滋病毒,只要停止治疗就可以重新激活。这是我们还不能治愈艾滋病的主要原因之一。

在之前的工作中,Weinberger教授和他的同事们表明,艾滋病毒潜伏期“ 不是偶然事件 ”,而是故意的“生存策略”。

这种策略对于病毒来说是“进化上有利的”,因为在艾滋病病毒进入人体的地方,没有很多免疫细胞可以侵入,如果它们全部活跃而杀死它们,就不会有任何进行感染。

艾滋病毒利用“基因表达噪音”

通过将其侵入的一些细胞置于潜伏状态,HIV确保激活可以等待直到那些细胞已经被运送到具有更多靶细胞的组织中,由此确保更高的存活和持续感染的机会。

该研究小组发现,艾滋病病毒能够通过利用细胞内的正常现象产生活跃或休眠状态,称为“基因表达中的随机波动”。

由于基因表达的随机波动,科学家们也称之为“噪音”,具有完全相同基因构成的两个细胞可产生不同数量的相同蛋白质。这种差异足以影响细胞的“功能和命运”。

HIV利用称为“选择性剪接”的机制在宿主细胞内表达其基因,该机制使其能够切割其遗传物质并以各种方式组装它。

基因拼接效率低下

在他们的研究中,研究人员观察了感染HIV的单个细胞。他们发现病毒使用一种拼接来控制随机噪声,以决定宿主细胞的命运 - 无论是活跃还是休眠。

“我们发现,”Weinberger教授小组的研究人员麦克汉森博士说,“我们发现艾滋病毒使用特别低效的剪接形式来控制噪音。”

“令人惊讶的是,如果它的工作效率很高,”她继续说道,“这种机制会产生更少的活性病毒,但通过效率低下的流程似乎浪费能源,艾滋病实际上可以更好地控制其保持活跃的决定。

在建模,遗传学和成像工具的帮助下,团队首次能够确定HIV生命周期中发生剪接的阶段。

他们发现,低效拼接不是在转录过程中发生的,而是在之后的过程中发生的。

转录是将DNA中的指令复制到RNA中以告诉细胞机器做什么或制造哪种蛋白质的过程。

该小组得出结论认为,低效拼接过程对病毒的存活至关重要,而提高其效率可能是通过将其永久保持在潜伏状态来击败它的一种方法。

“拼接电路可能让我们有机会以不同的方式治疗病毒。”


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