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      埃博拉的細胞粘附力學解鎖
      
			
      
				2019-03-30 11:10:26
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      為了使埃博拉病毒(EBOV)劫持細胞，它必須首先“登上”其預期的質(zhì)量復制載體。該過程的生物力學難以捉摸，阻礙了治療該疾病的潛在臨床療法的發(fā)展，以及控制感染的傳播。然而，現(xiàn)在，利哈伊大學和愛荷華大學的科學家們開發(fā)了一個簡單的EBOV-宿主互動模型。最近在科學報告中通過一篇題為“ TIM蛋白介導的埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學特征 ”的文章發(fā)表了這項新研究的結果。
      

      埃博拉的細胞粘附力學解鎖
      

      最近有報道稱，剛果民主共和國的埃博拉病例數(shù)已超過1,000例，這是2014年西非爆發(fā)后歷史上第二次爆發(fā)的疫情，其中有29,000人感染艾滋病，11,000多人死亡。這一最新的里程碑清楚地提醒人們，迫切需要為這種常見的致命疾病開發(fā)有效的預防和治療藥物。
      

      開發(fā)治療疾病的關鍵是了解感染過程的機制?？茖W家們知道，為了進入一個人體細胞，埃博拉利用了一種叫做巨胞細胞增多癥的自然過程，通過這種過程，細胞通過內(nèi)化周圍的死細胞碎片來“清理”周圍環(huán)境。細胞表面的蛋白質(zhì)充當受體，允許免疫細胞識別死細胞碎片并將其內(nèi)化。病毒與這些蛋白質(zhì)相互作用，稱為T細胞免疫球蛋白和粘蛋白結構域(TIM)蛋白，并利用它們劫持進入細胞。進入內(nèi)部后，埃博拉病毒膜融合到其周圍形成的內(nèi)體，并將其遺傳內(nèi)容釋放到細胞中。
      

      “病毒RNA進一步劫持細胞機器以制造蛋白質(zhì)并在內(nèi)部復制自己，”Lehigh大學生物工程和機械工程副教授，研究員Frank Zhang博士解釋說：“然后他們從膜上發(fā)芽形成一種新的病毒，同時健康的宿主細胞死亡。“
      

      “雖然埃博拉 - 宿主細胞附著已被證明依賴于細胞表面受體與病毒外層之間相互作用的分子生物力學，但對于指導治療發(fā)展至關重要的定量理解尚未得到發(fā)展，”研究報告的共同作者，Anh Jagota博士，Lehigh生物工程系的創(chuàng)始主席和化學與生物分子工程教授。
      

      研究人員希望更好地了解埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學。該項目將Jagota在計算分子粘附力學方面的專業(yè)知識與Zhang關注機械傳感，或細胞如何感知和響應機械刺激相結合。這對二人與愛荷華大學的同事一起開發(fā)了一個簡單的模型，該模型描述了埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附發(fā)現(xiàn)的生物力學特征，可以為開發(fā)有效的埃博拉治療提供新的有用信息。
      

      “我們利用單分子力譜來量化宿主細胞TIM蛋白與埃博拉病毒樣顆粒之間的特異性相互作用力，”Zhang指出。
      

      除了闡明埃博拉病毒與宿主細胞附著重要的生物力學參數(shù)之外，該團隊還通過實驗證明，TIM-Ebola病毒相互作用在機械上與粘附分子(例如，選擇蛋白)配體相互作用相當。通過簡單的機械模型，他們進一步證明了分子結合參數(shù)如何確定它們是否足以用于病毒粘附。
      

      該模型的目的是展示單分子測量如何與系統(tǒng)的其他物理特性結合，例如配體 - 受體對的密度和膜剛度，以預測病毒顆粒是否以及在何種程度上粘附于細胞膜。研究小組模擬附著是由TIM蛋白與病毒表面上的磷脂酰絲氨酸(據(jù)信介導病毒 - 宿主細胞附著)之間的粘附驅(qū)動，并通過膜彎曲抵抗。
      

      “模型的簡潔性使我們能夠強調(diào)兩個無量綱參數(shù)組的重要性及其阻止粘附的潛在能力，”Jagota說。
      

      研究人員使用單分子力譜來監(jiān)測，操縱和測量機械力。例如，在研究中，張將帶有病毒樣顆粒帶到表達TIM受體的細胞，觀察它們的相互作用，并將它們拉開以確定相互作用的機械強度，或拉動它們需要多大的力分開。
      

      Jagota比使用數(shù)學模型來理解埃博拉和細胞之間的相互作用，什么屬性代表埃博拉病毒 - 它的剛度，它的形狀 - 以及它代表細胞的特性 - 它在表面上呈現(xiàn)的成分 - 在這種相互作用中。
      

      “希望這種關于粘附生物力學的定量知識可用于預測埃博拉依戀的條件，”Jagota總結道。“長期來看，目標是這些信息有助于實現(xiàn)新的藥理學目標，并有助于開發(fā)急需的抗病毒療法，以預防和治療埃博拉病毒。”
      
			

			
        
      
			
      
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