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劫持细胞的蛋白质可能是破解寨卡病毒和登革热的关键

2020-02-10 09:04:39来源:

根据12月13日在Cell上发表的一项研究1,登革热和寨卡病毒通过劫持某些相同的蛋白质在人体内复制。

这一发现来自于一系列技术,这些技术揭示了病毒如何操纵它们感染的细胞,这标志着研究人员思考药物开发方式的转变。这个想法是针对被病毒利用的人类蛋白质,而不是针对病原体本身。用这种方法开发的药物可能会治疗多种疾病,而不是单一疾病。他们还可以避开由快速病毒进化引起的耐药性。

在这项新研究中,研究人员证明,登革热和寨卡病毒是通过利用人类和蚊子中的某些相同蛋白质(即将两种病毒都传播给人类的昆虫)复制和传播的。研究作者还发现了寨卡病毒劫持的一种与大脑发育有关的蛋白质。

瑞士巴塞尔一家制药公司罗氏(Roche)传染病发现全球负责人约翰·扬(John Young)说:“他的潜力有可能改变抗病毒药物开发的范式。”

加利福尼亚大学旧金山分校的遗传学家Nevan Krogan领导了该项目,并正在使用以宿主为中心的方法来调查埃博拉病毒,HIV,衣原体和其他四种传染性微生物如何入侵人类细胞。他还开始应用该方法来研究人类蛋白在非传染性疾病(如阿尔茨海默氏病和癌症)中的变化。

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病毒太细小,无法抵御宿主发炎的攻击并自行繁殖,因此它们操纵宿主蛋白进行招标。每种病毒利用其所渗入的细胞中的不同弱点。然而,克罗根想知道,病毒在它们感染的细胞中如何重排蛋白质的方式可能会有些重叠。他说:“我们希望找到共同点,以便您可以想出一种药物来治疗多种疾病。”

为了捕捞被劫持的蛋白质,Krogan和他的同事使用了一种附着在病毒蛋白质上的分子“钩”,该分子会粘附在病毒与之相互作用的任何其他蛋白质上。然后,研究小组将经过修饰的病毒注入人和蚊子细胞。接下来,他们分离了捕获的蛋白质,并使用了根据质量对化合物进行分类的技术对其进行了鉴定。然后,研究人员使用机器学习和其他计算方法来搜索数据中的模式,这些模式指示了需要进一步探索的蛋白质。

通过这种方法,克罗根(Krogan)小组在人和蚊子中鉴定了与Zika和登革热病毒相互作用的28种蛋白质。这些蛋白质之一SEC61通常会将其他蛋白质在细胞内部穿梭。

Krogan怀疑病毒可能会为了自己的运输需要而侵占SEC61。为了检验这个想法,研究小组用一种抑制SEC61的化学物质处理了感染登革热或Zika的细胞,结果发现两种病毒都无法复制。

克罗根说,该化学物质目前正在接受癌症治疗。他建议,有一天可以将其发展成为一种针对登革热和寨卡病毒感染的疗法,这种疗法可导致发烧甚至死亡。针对细胞功能至关重要的靶向蛋白质可能产生的副作用可能会阻碍这种疗法的发展,因为这可能导致与疾病本身一样多的损害。

该研究小组还发现,人类和蚊子中的一种蛋白质ANKLE2似乎是小头畸形所必需的-这是在子宫内感染寨卡病毒的婴儿所见的大脑异常。ANKLE2参与大脑的发育,当研究人员向感染Zika的果蝇注射过量的ANKLE2时,与未接受注射的被感染果蝇相比,他们的大脑发育正常。尚不清楚Zika如何影响ANKLE2,以及如何导致小头畸形。

寻找共同点

德克萨斯大学医学分校加尔维斯顿分校的病毒学家Nikos Vasilakis说:“这篇论文让我震惊。”包括Vasilakis在内的研究人员强调了其他可能导致小头畸形的蛋白质。但是,瓦西拉基斯(Vasilakis)表示,这是他第一次阅读揭示一种可测试的蛋白质相互作用的方法。

Krogan希望这种以宿主为中心的方法将帮助药物开发人员找到一系列疾病的治疗方法。在与登革热论文共同发表的一项研究中,Krogan小组揭示了埃博拉病毒操纵的人类蛋白质。他的小组还在分析可能被HIV重新编程的435种蛋白质的功能。

此外,克罗根说,关注病情的宿主而不是病原体可以帮助弥合研究差距。例如,如果患有登革热和癌症的人改变了相同的蛋白质网络,那么研究人员可以汇集他们的知识以寻找针对那些蛋白质的治疗方法。他说,“如此孤僻”。“我们正在生成的数据在蛋白质之间以及科学家之间建立了联系。” / p>