50年前的流感病毒模型得到了改進揭示了大流行預測的可能性
由于匹茲堡大學醫(yī)學院的研究小組發(fā)現(xiàn)自20世紀70年代以來未觸及的流感基因組結構模型畢竟不是那么完美,因此對流感病毒的科學教科書描述即將進行改版。
這項發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)上和“核酸研究”雜志即將發(fā)行的印刷版中報道,揭示了病毒包裝其遺傳物質的方式的漏洞。當一種流感病毒與細胞內的另一種菌株混合時,這些漏洞使病毒能夠交換遺傳物質并產(chǎn)生新的流感病毒株。了解這些漏洞以及它們如何相互作用可以讓科學家有機會更好地預測大流行并找到破壞流感病毒的新方法。
皮特微生物學系助理教授Seema S. Lakdawala博士說:“盡管流感一直困擾著人類數(shù)百年,并且每年冬天都會對公眾健康造成嚴重威脅,但我們對流感大流行的了解卻少得驚人。”分子遺傳學。“我們的發(fā)現(xiàn)可能讓人們深入了解流感病毒如何不斷發(fā)展,為更好的疫苗和抗病毒藥物打開了大門。”
流感是一種使用單鏈核糖核酸(RNA)復制而不是雙鏈DNA的病毒。流感病毒由保護性核蛋白結合的8個RNA區(qū)段組成。所有八個RNA片段必須在病毒顆粒內聚集在一起才能完全感染。
流感病毒的經(jīng)典模型具有這些蛋白質涂覆RNA,如沿著細繩均勻間隔的珠子。然而,20世紀70年代開發(fā)模型時使用的技術的局限性意味著丟失了獨特的特征 - 如暴露的RNA環(huán)。因此,教科書中流感的普遍描述是沿著每個RNA區(qū)段的整個長度的蛋白質的均勻隨機結合。
研究病毒如何出現(xiàn)和傳播的Lakdawala與主要作者Nara Lee博士合作,他是Pitt微生物學和分子遺傳學系的助理教授,專門從事RNA相互作用。如果流感RNA鏈上可能存在更“開放”的任何區(qū)域,并且因此更能夠與其他RNA區(qū)段結合以獲得所有八個區(qū)段的包裝,則兩者都很好奇。他們在兩種甲型流感病毒株(包括2009 H1N1大流行株)中使用了一種稱為“通過交聯(lián)免疫沉淀法對RNA進行高通量測序”(HITS-CLIP)的過程,以更好地了解蛋白質與RNA結合的位置和看看是否有任何“裸”RNA區(qū)域。
Lakdawala說:“老實說,我們沒想到會找到任何東西,因為我們都學會了'串起來的'珠子'病毒RNA的描述。”“但是,令人驚訝的是,有幾個區(qū)域的RNA不受核蛋白的束縛。這一發(fā)現(xiàn)開辟了一個全新的研究領域。”
與經(jīng)典模型相反,Lakdawala和Lee發(fā)現(xiàn)存在富含蛋白質涂層的RNA區(qū)域以及其他暴露的區(qū)域,并且可能在重配期間與其他病毒RNA結合,或者在流感病毒之間交換基因組材料。進化生物學專家Vaughn Cooper博士是皮特微生物學和分子遺傳學系的副教授,他指導全皮特團隊探索這些循環(huán)如何影響自然界和正常流感季節(jié)的病毒進化。
該團隊正在尋找?guī)讉€潛在的研究機會,包括預測不同流感病毒可以共享遺傳物質以制造新病毒的方式。了解這一點可能會讓科學家們注意到最有可能引發(fā)流感大流行的重組,并讓公共衛(wèi)生機構在制定有針對性的疫苗方面有所作為。也有可能利用暴露的RNA使病毒不易傳播和致命。
“基于這一發(fā)現(xiàn)突然讓所有這些研究可能性開放,真是令人興奮,”Lakdawala說。“沒有人發(fā)現(xiàn)這一點的原因是因為我們都認為50年前對基因組架構的研究是理所當然的,這種研究看起來非常好并且有一個簡單的解釋,這就是完整的故事。它表明,如果我們不這樣做我們不斷重新審視和質疑科學教條,我們可能會錯失一個大好機會。“
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