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外泌体“黑客”:科学家首次揭示流感病毒如何“劫持”人类细胞

我们了解很多关于流感病毒的知识,但是关于流感病毒如何在人体宿主细胞内生殖以及感染扩散,我们却一无所知。近期,来自西奈山医学院的研究小组首次鉴定出甲型流感病毒如何“劫持”细胞的机制从而进行复制。

甲型流感病毒是一类病原体,包含全球致死率最高的流感病毒。甲型流感对人类致病性高,曾多次引起世界性大流行。我们熟知的禽流感病毒也属于甲型流感病毒,至今发现能直接感染人的禽流感病毒亚型有:H5N1、H7N1、H7N2、H7N3、H7N7、H9N2和H7N9亚型。其中,高致病性H5N1亚型和2013年3月在人体上首次发现的新禽流感H7N9亚型尤为引人关注,不仅造成了人类的伤亡,同时重创了家禽养殖业。

该项研究的相关成果在线发表于Cell杂志,研究中还发现了细胞结构中先天缺陷(外泌体RNA变异)和罕见疾病患者的神经退行性疾病之间的关联。

研究人员通过六个合作医疗中心收集了外泌体RNA突变患者的细胞样本,随后对这些细胞进行分析,研究甲型流感是如何通过“劫持”细胞核内的外泌体RNA并进行复制。

西奈山医学院微生物学系助理教授、资深研究员Ivan Marazzi博士还表示:“这项研究展示了如何通过观察宿主与病原体的自然共生状态,从而检测基因和疾病之间关联的方法,本研究中的案例是神经退行性疾病。”

从某种程度上来讲,甲型流感病毒不仅仅会引起季节性流感,还会引发大规模的疫情,例如H1N1和其能从哺乳动物或鸟类传播到人类的甲型流感病毒。

电子显微镜下的流感病毒,来源:CDC

Dr. Marazzi谈到:“我们是与病毒、细菌以及其他微生物共同进化的,但是当这个过程被干扰,也就是所谓的对称性破缺假说,疾病就会发生。”

在神经退行性疾病中,由于先天性外泌体RNA突变引起的基因改变可能对常见的脑部疾病同样具有研究价值,例如阿兹海默症和帕金森病。在A型流感案例中,外泌体RNA失活会导致严重的病毒传染,但是在神经退行性疾病患者中出现这种情况表明病毒会攻击罕见疾病相关的重要蛋白,进而确保持续适应性。

A型流感病毒是一类RNA病毒,其需要在细胞核内进行复制。而大多数病毒是在细胞质内细胞核外进行复制的。

研究人员发现,一旦甲型流感病毒进入细胞核,就会“劫持”外泌体RNA。流感病毒需要额外的RNA来启动复制过程,它们会从通过被劫持的外泌体从而窃取这些分子。

“病毒有一套非常聪明的方法,它们不会毁坏太多人类内部生物环境。” Dr. Marazzi说,“病毒会利用我们的副产物,因此它并不是让外泌体毁坏和降解过量的RNA,而是标记外泌体并在摧毁RNA前获取所需要的RNA。”

来自Dr. Marazzi实验室的研究生助理、本研究主要作者Alex Rialdi说,“如果没有外泌体,病毒将无法生长,因此病毒和宿主间的协议是病毒可以使用一些宿主RNA,因为宿主存在其他方法抑制复制产生的病毒。”

参考文献:

Alexander Rialdi, Judd Hultquist, David Jimenez-Morales, Zuleyma Peralta, Laura Campisi, Romain Fenouil, Natasha Moshkina, Zhen Zhen Wang, Brice Laffleur, Robyn M. Kaake, Michael J. McGregor, Kelsey Haas, Evangelos Pefanis, Randy A. Albrecht, Lars Pache, Sumit Chanda, Joanna Jen, Jordi Ochando, Minji Byun, Uttiya Basu, Adolfo García-Sastre, Nevan Krogan, Harm van Bakel, Ivan Marazzi. The RNA Exosome Syncs IAV-RNAPII Transcription to Promote Viral Ribogenesis and Infectivity. Cell, 2017; 169 (4): 679

DOI: 10.1016/j.cell.2017.04.021

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本文由 SEQ.CN 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

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