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Cell|病毒可以窃取我们的遗传密码,创造新的人类病毒基因

就像“盗尸者入侵”中的场景一样,病毒感染宿主,并将其转化为制造更多自身副本的工厂。 现在,研究人员已经证明,包括流感病毒和其他严重病原体在内的一大批病毒,会窃取宿主的遗传信号来扩大自己的基因组。

这一发现发表在今天在线发表的一项研究中,并于6月25日发表在“细胞”杂志上。 这项跨学科的合作研究由纽约西奈山伊坎医学院全球健康与新兴病原体研究所和英国格拉斯哥大学病毒研究中心的研究人员领导。

这个跨学科的病毒学家团队研究了一大群被称为节段式负链RNA病毒(SNSVs)的病毒,其中包括广泛而严重的人类、家养动植物病原体,包括流感病毒和拉萨病毒(拉沙热的起因)。 他们表明,通过窃取宿主的遗传信号,病毒可以产生大量以前未被检测到的蛋白质。 研究人员将它们标记为UFO(上游科学怪人开放阅读框架)蛋白质,因为它们是通过将宿主和病毒序列缝合在一起进行编码的。 在这项研究之前,并不知道这些蛋白质的存在。

这些UFO蛋白可以改变病毒感染的过程,并可用于疫苗目的。

“病原体克服宿主屏障并建立感染的能力是基于病原体衍生蛋白的表达,”伊坎医学院微生物学副教授、这项研究的通讯作者伊万·马拉齐(Ivan Marazzi)博士说。 为了了解病原体如何对抗宿主并建立感染,我们需要清楚地了解病原体编码什么蛋白质,它们如何发挥作用,以及它们对毒力的贡献方式。

病毒不能构建自己的蛋白质,因此它们需要向在宿主细胞中构建蛋白质的机器提供适当的指令。 众所周知,病毒通过一种称为“帽子抢夺”的过程来做到这一点,即它们从细胞自身的蛋白质编码信息(信使RNA或mRNA)中切断末端,然后用自身基因的拷贝来延长序列。 这给出了要读取的混合消息。

马拉齐博士说,“几十年来,我们一直认为,当身体遇到开始将信息翻译成蛋白质(‘起始密码子’)的信号时,它正在读取完全由病毒提供给它的信息。我们的研究表明,宿主序列并不是沉默的。”

研究人员表明,由于病毒(SNSV)使宿主mRNA与自己的基因杂交,所以可以产生带有额外的、宿主衍生的起始密码子的信息,他们称之为“开始抢夺”。 这使得从混合宿主-病毒序列中翻译以前未被怀疑的蛋白质成为可能。 他们进一步表明,这些新基因由流感病毒和潜在的大量其他病毒表达。 免疫系统可以看到这些杂交基因的产物,它们可以调节毒力。 需要进一步的研究来理解这种新的蛋白质类别,以及它们在许多引起流行病和大流行的RNA病毒中普遍表达的含义。

MRC-University of Glasgow病毒研究中心的通讯作者、研究员Ed Hutchinson博士说:“病毒在分子水平上接管了它们的宿主,这项工作确定了一种新的方式,一些病毒可以从它们正在利用的分子机制中挖掘出每一点潜在的东西。虽然这里所做的工作集中在流感病毒上,但它意味着大量的病毒物种可以制造出以前没有被怀疑的基因。”

研究人员说,他们下一步的工作是了解这些未被怀疑的基因所扮演的不同角色。 马拉齐博士说:“现在我们知道了它们的存在,我们可以研究它们,并利用这些知识来帮助根除疾病。” “阻止病毒流行和大流行需要大规模的全球努力,这些新的见解可能会导致找到阻止感染的新方法。”

这项研究得到了包括国家过敏和传染病研究所和英国医学研究理事会在内的资助者的支持。

来源:

Jessica Sook Yuin Ho, Matthew Angel, Yixuan Ma, Elizabeth Sloan, Guojun Wang, Carles Martinez-Romero, Marta Alenquer, Vladimir Roudko, Liliane Chung, Simin Zheng, Max Chang, Yesai Fstkchyan, Sara Clohisey, Adam M. Dinan, James Gibbs, Robert Gifford, Rong Shen, Quan Gu, Nerea Irigoyen, Laura Campisi, Cheng Huang, Nan Zhao, Joshua D. Jones, Ingeborg van Knippenberg, Zeyu Zhu, Natasha Moshkina, Léa Meyer, Justine Noel, Zuleyma Peralta, Veronica Rezelj, Robyn Kaake, Brad Rosenberg, Bo Wang, Jiajie Wei, Slobodan Paessler, Helen M. Wise, Jeffrey Johnson, Alessandro Vannini, Maria João Amorim, J. Kenneth Baillie, Emily R. Miraldi, Christopher Benner, Ian Brierley, Paul Digard, Marta Łuksza, Andrew E. Firth, Nevan Krogan, Benjamin D. Greenbaum, Megan K. MacLeod, Harm van Bakel, Adolfo Garcìa-Sastre, Jonathan W. Yewdell, Edward Hutchinson, Ivan Marazzi. Hybrid Gene Origination Creates Human-Virus Chimeric Proteins during Infection. Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.035

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