科学家发现HIV控制细胞机制

2018-05-14 来源:有一点进展   关键字:防艾 艾滋

科学家发现HIV控制细胞机制

  重磅:科学家发现艾滋病毒控制细胞机制,可以控制病毒活跃或潜伏

  干细胞是一种具有无限可能性的细胞。因此,数十年来,科学家们一直困惑着干细胞如何决策继续分化,或者分化成特定的细胞类型,如心肌细胞或脑细胞。

  艾滋病毒有着同一类型的决策。当病毒感染细胞时,它可以控制细胞分化的开关,促使细胞开始成倍转录病毒基因,或关闭保持自己的基因休眠,以便它可以隐藏在宿主细胞中,直到后期找机会激活自己。

  格拉德斯通研究所中心主任温伯格(Leigh S. Weinberger)博士说:“通过在高风险,高收益的股票和其他低风险低收益储蓄账户中放置一些资金来分散投资,有助于防止市场波动。同样,生物中也有很多类似得行为,艾滋病毒通过产生活跃的病毒和休眠的病毒库来抵御不稳定的环境。”

  如果艾滋病病毒在这两种状态之间是随意切换的,那么它如何稳定保持在一个状态呢?

  温伯格的实验室现在已经回答了这个长期存在的问题,并且可能揭示了生物系统如何做出这样的决定。他们的发现今天在著名的科学杂志《Cell》上发表。

  病毒控制系统发挥其优势

  艾滋病病毒从保持活动状态和休眠或潜伏状态中受益。

  活动状态允许病毒传播并感染更多细胞,而处于潜伏状态的病毒可以长时间隐藏而存活。虽然活性病毒可被抗病毒药物杀死,但潜伏病毒库处于等待状态,并在药物停止时迅速恢复活性。由于潜伏病毒库无法通过目前的疗法治疗,因此它代表了治愈艾滋病的主要障碍。

  温伯格的研究小组以前曾表明,艾滋病病毒通过利用基因表达的随机波动产生这两类感染。

  温伯格实验室的博士后研究员迈科汉森(Maike Hansen)说:“即使两个细胞在遗传基因上相同,一个可以产生大量的蛋白质,但另一个细胞的产量可能会少得多。这些随机波动,称为噪音,可以决定细胞的命运和功能,HIV使用噪音产生活跃的和潜伏的病毒。”

  为了表达它的基因,HIV使用了一种称为选择性剪接的机制,它基本上允许病毒切割其部分基因组并将它们排列成不同的组合。研究人员通过观察单个细胞随着时间的推移发现,HIV劫持了一种奇特的剪接形式来调整随机噪音。这种噪音调整决定了病毒是否会保持稳定的活跃或潜伏状态。

  “我们发现艾滋病毒使用特别低效的剪接形式来控制噪音,”汉森补充说,“令人惊讶的是,如果这种机制有效地发挥作用,这种机制会产生更少的活性病毒,但通过效率低下的流程看似浪费能源,艾滋病实际上可以更好地控制其保持活跃的决定。”

  温伯格的团队使用数学建模,成像和遗传学的组合来表明这种类型的选择性剪接发生在转录后,在此期间DNA中的遗传信息被复制到称为RNA的分子中。以前,科学家们认为拼接与转录同时发生。这项研究代表了剪接是转录后的第一个功能。

  艾滋病治疗策略的未探索目标

  这项研究表明,艾滋病毒的目的是保存一个非常低效的过程,并且通过纠正它,科学家可以严重伤害病毒。这些发现可以揭示新型HIV治疗策略发展的未知目标。

  温伯格是加州大学旧金山分校药物化学教授,他说:“剪接回路可能给我们提供一种以不同方式治疗病毒的机会。有一段时间以来,有人建议在延迟时间内‘锁定’艾滋病病毒,阻止艾滋病病毒再次激活,但如何做到这一点还不清楚。”

  研究人员现在可以通过利用病毒的剪接回路并实现“锁定和阻断”疗法,不断强制艾滋病病毒进入潜伏状态(这就是功能性治愈的标准)。

  通过揭示一种新的基本机制,这项研究在生物学中也具有更广泛的意义。在10-20%的基因中可能发生低效剪接。因此,这种回路通常可以用于最小化基因表达中的随机波动,并且可以解释其他生物决策是如何稳定的。

  (来源:有一点进展)

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