數(shù)百萬(wàn)年來(lái)，人類和病毒一直在進(jìn)行一場(chǎng)持續(xù)的拉鋸戰(zhàn)：隨著我們的細(xì)胞進(jìn)化出新的方式來(lái)保護(hù)我們免受我們的病毒敵人的攻擊，這些病原體反過(guò)來(lái)又獲得了回避這些防御的新特征。

現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，我們的基因與許多病毒之間的關(guān)鍵相似性 - 一種拼寫(xiě)遺傳密碼的方式- 可能使病毒逃避細(xì)胞防御。洛克菲勒教授和領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作的霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員保羅比尼亞斯說(shuō)，這開(kāi)始是為了了解病毒基因組如何影響艾滋病毒的感染力，這種病毒會(huì)導(dǎo)致艾滋病。

據(jù)Nature報(bào)道，他的實(shí)驗(yàn)室最近的研究結(jié)果為我們的細(xì)胞防御機(jī)制提供了見(jiàn)解，并提出了新的疫苗開(kāi)發(fā)途徑。

令人驚訝的是，這一切都?xì)w結(jié)為拼寫(xiě)問(wèn)題。

英語(yǔ)中有一些單詞，其拼寫(xiě)可以在不改變其含義的情況下變化：例如顏色和顏色，或旅行者和旅行者。我們的基因組也不例外：有許多不同的方法可以拼寫(xiě)構(gòu)成我們基因的分子代碼，而不會(huì)改變這些基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。但是Bieniasz和他的同事發(fā)現(xiàn)，對(duì)于HIV和其他病毒，某些拼寫(xiě)或遺傳密碼中的特定變異對(duì)病毒復(fù)制和感染至關(guān)重要。

兩個(gè)相鄰的字母，在進(jìn)化中丟失了

所有基因組都是小分子串，稱為堿基，用C，G和A等字母表示。將這些字母按特定順序排列，然后拼寫(xiě)產(chǎn)生特定蛋白質(zhì)的單詞或基因。在尋求識(shí)別能夠感染的HIV基因組部分時(shí)，研究人員生成了該病毒的突變版本。但是，他們不是改變通過(guò)其遺傳字母拼出的蛋白質(zhì)，而是為基因引入了替代拼寫(xiě)，保持蛋白質(zhì)不變。

研究小組發(fā)現(xiàn)，其中一些病毒突變體無(wú)法生長(zhǎng)和復(fù)制。“直觀地說(shuō)，這是出乎意料的，因?yàn)樗械牡鞍踪|(zhì) - 病毒的主力 - 完全相同，”Bieniasz解釋道。

然而，有缺陷的突變病毒有一個(gè)共同點(diǎn)：它們都包含特定雙字母序列的多個(gè)實(shí)例：CG。

這兩個(gè)字母的序列似乎不太可能發(fā)生。遺傳密碼中只有四個(gè)字母，因此在16中找到任意兩個(gè)字母的概率確實(shí)高達(dá)16。然而，通過(guò)奇怪的進(jìn)化巧合，CG序列在人類DNA中很少見(jiàn)。當(dāng)并排放置時(shí)，字母C可以在化學(xué)反應(yīng)中被修改，最終導(dǎo)致其被不同的字母替換。

“由于這種進(jìn)化的損失，人類基因組現(xiàn)在的CG序列比我們預(yù)期的少了約80%，”新論文的第一作者，研究生Matthew A. Takata解釋道。

公牛對(duì)免疫系統(tǒng)的關(guān)注

我們?nèi)祟惒⒉皇俏ㄒ蝗狈G序列的人：正常的HIV和許多其他病毒也缺乏它們，但出于不同的原因。“許多病毒基因組不能經(jīng)歷像我們自己經(jīng)歷過(guò)的脊椎動(dòng)物基因組相同的化學(xué)修飾過(guò)程，”Bieniasz說(shuō)。“這導(dǎo)致我們問(wèn)：艾滋病毒和其他病毒如何以及為何失去其CG序列?”

研究人員假設(shè)可能存在細(xì)胞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)識(shí)別和破壞CG序列，從而預(yù)防病毒感染。Bieniasz，Takata和研究團(tuán)隊(duì)利用新型基因編輯技術(shù)尋找可能作為這種防御機(jī)制的蛋白質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn)，在人體細(xì)胞中，一種名為“ZAP”(鋅指抗病毒蛋白)的抗病毒蛋白可識(shí)別具有許多CG序列的分子。ZAP與序列綁定，將它們識(shí)別為外來(lái)入侵者的標(biāo)記。然后破壞這些病毒基因組。

結(jié)果可以深入了解導(dǎo)致HIV和其他病毒隨著時(shí)間的推移丟失CG序列的原因。這些病毒可能適應(yīng)哺乳動(dòng)物的防御機(jī)制，進(jìn)化為去除CG序列并避免ZAP監(jiān)測(cè)。

盡管像HIV這樣的許多動(dòng)物病毒含有很少的CG序列，因此不會(huì)被ZAP破壞，但研究人員推測(cè)該蛋白質(zhì)仍可用于保護(hù)我們免受其他病原體的侵害。“它的活動(dòng)使細(xì)胞能夠?qū)⑼鈦?lái)入侵者識(shí)別為'非自我'，”Bieniasz說(shuō)，“并且可以防御來(lái)自其他物種的病毒，例如叮咬昆蟲(chóng)，其基因組仍然具有大量的CG序列。”

實(shí)際上，該發(fā)現(xiàn)可用于開(kāi)發(fā)通常用于制備疫苗的弱化或減毒病毒。通過(guò)對(duì)病毒進(jìn)行基因工程改造以包含更多的CG序列，研究人員可能會(huì)提出一個(gè)版本，該版本可以促使人們的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對(duì)病原體的免疫力，而不會(huì)讓他們生病。

“用許多額外的CG序列重新編碼病毒，”Takata說(shuō)，“它可能是一種有效，可調(diào)節(jié)且基本上不可逆轉(zhuǎn)的減毒方法，使疫苗開(kāi)發(fā)更快更安全。”