单纯疱疹病毒的劫持恐怖

这是许多抢劫电影中的经典情节。一个人或一群人正在忙碌,突然之间,他们遭到武力或枪击。情况变得危急,因为敌人不关心立即的命运,而是希望拖延时间;这就是劫持人质。人质通常对抢劫有用,因为他或她可能拥有密码,或者更糟的是,拥有指纹或眼部扫描信息,这些信息最终会打开保险箱,获得里面的财富。当需要离开时,反派会确保人质被用来牵制警察,或者用来伪装,以防止任何人知道情况已经结束,罪犯已经逍遥法外。

对我们许多人来说,这种情况似乎很荒谬,甚至可笑。然而,对于病毒,特别是疱疹病毒,这种情况是司空见惯的。这一大家族病原体以引起多种疾病而闻名,包括唇疱疹、生殖器疱疹、水痘、带状疱疹、脑炎和被称为卡波西肉瘤的癌症。自19世纪中叶以来,研究人员一直在研究这种病毒,并揭示了它许多神秘的感染机制。然而,它的劫持人质能力最近才被阐明。

为了确保生存,疱疹病毒不仅必须进入细胞,还必须深入最危险的区域:细胞核。在这里,病毒会复制其遗传物质,并以某种方式将病毒生产的分子蓝图,即mRNA,输出到细胞的其余部分,在那里合成蛋白质。然而,正如任何劫持专家都会知道的那样,进入可能很容易,但要将mRNA带出来则是一项艰巨的任务。

细胞核是一个戒备森严的堡垒,用于保护细胞的数据银行、DNA和蛋白质蓝图mRNA。就像指纹或眼部扫描一样,必须有一个被认可的分子信号才能打开大门。只有少数分子能够进入细胞核大门,并且它们的机制已被充分研究和理解。病毒学家一直怀疑病毒正在劫持这些因子之一,以欺骗细胞核打开大门。但具体是哪个因子,以及更重要的是,如何做到这一点,仍然使他们难以捉摸。

但在过去的几年里,人质已经被确定。它被简单地称为Aly/REF,它在mRNA走向外部时充当其保镖。使Aly/REF更有趣的是,它是可有可无的;如果它被杀死或被劫持,细胞通常不太在意。这一特征使其成为疱疹病毒的完美目标。

早在2002年,加州大学欧文分校的一个团队就确定,疱疹家族成员之一,单纯疱疹病毒1型(HSV-1),利用其蛋白质ICP27劫持了Aly/REF。这次相互作用有效地迫使细胞蛋白将病毒mRNA蓝图带入细胞核并帮助其离开。几年后,在2005年,英国的一个团队在疱疹家族的另一个成员,引起卡波西肉瘤的人类疱疹病毒8型(HHV-8)中发现了类似的劫持人质机制。然而,负责的实际蛋白质并未得到确定。

又过了两年,美国研究人员团队才揭示了HHV-8的过程。他们发现一种名为ORF-57的特定蛋白质以某种方式劫持了Aly/REF。次年,英国一个团队补充了这一发现,提出Aly/REF掩盖了HHV-8 mRNA蓝图的存在,以防止任何警报响起。本质上,病毒利用其俘虏来避免被发现并继续感染。

尽管有ICP27在HSV-1中和ORF57在HHV-8中提供充分证据来形成一种机制,但仍然缺少关键的一块拼图。尽管他们能看到这种情况的发生,但他们不确定病毒是如何成功地将病毒mRNA掩盖起来而不被发现的。但上周,这个答案终于找到了。

本周,英国一个团队(其中包含2005年HHV-8研究的几名成员)发表了一篇论文,揭示了ORF57是如何同时捕获Aly/REF并在敌方深处潜伏的。这个过程原则上很简单,但在实验室里却很难完成。该团队必须分离出ORF57和Aly/REF的分子结构,然后使用核磁共振波谱和荧光成像技术进行研究。这项工作揭示了一种相当有趣的方法,它类似于我们在意大利面晚餐时经常经历的场景。

基于结构分析,Aly/REF和ORF57都有类似于意大利面的分子尾部。它们在细胞核中摆动,等待吸引并附着mRNA。当Aly/REF接触mRNA时,它会直接去表面将其运出细胞核。然而,当ORF-57接触其mRNA时,它会寻找Aly/REF并将其劫持,形成一个无法释放的键。Aly/REF会感知新的mRNA,但ORF-57会阻止它判断这是朋友还是敌人。结果,它照常执行任务,却没意识到它已经帮助病毒逃脱了。

从医学角度来看,发生在细胞层面的恐怖是有积极意义的。通过确切地了解劫持人质是如何发生的,研究人员可以开始寻找有效的治疗方法,靶向ORF-57(或HSV-1中的ICP27),从而可以更早地阻止感染。更令人鼓舞的是,人们认识到一种复发性治疗可能有助于阻止疱疹病毒的整体作用,从而预防和控制各种临床状况。尽管这无疑还需要多年时间,正如电影告诉我们的那样,当涉及到疱疹时,就像劫匪、人质或劫机者最终都会受到审判一样,病毒也终将迎来审判日。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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