2016年7月發表的病毒學領域的重大發現
1. PLoS Pathog:揭示登革熱病毒蛋白NS1導致血管泄漏機製
登革熱病毒(DENV)的非結構蛋白1(NS1)是被感染的宿主細胞分泌的唯一的病毒蛋白。高水平的NS1存在於患有嚴重登革熱疾病的病人血液中。NS1在病毒複製和與人免疫係統的相互作用時發揮著多種作用。最近,多個研究小組發現NS1能夠讓血管具有更強的滲透性,並且導致血管發生泄漏。
內皮細胞形成血管,並且在它們的表麵上產生一種被稱作內皮細胞糖萼層(endothelial glycocalyx layer, EGL)的胞外層。最近的研究已證實EGL在調節血管滲透性中發揮著重要的作用。 在一項新的研究中,研究人員發現NS1結合到內皮細胞上,能夠破壞EGL的完整性,導致它的關鍵組分降解和脫落。比如,接觸NS1導致EGL上的唾液酸被移除。他們還發現NS1通過改變硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycan)的產生和脫落來破壞EGL。NS1並不直接幹擾EGL,但會誘導人體內的酶執行這些EGL變化。他們能夠證實盡管存在NS1的結合,但是阻斷這些酶的藥物能夠阻止EGL受到的破壞和內皮細胞滲透性。
此外,研究人員還發現來自4種DENV血清型的NS1都產生一致性的EGL變化和血管泄漏,但是西尼羅河病毒的NS1不會產生這些影響。(PLoS Pathogens, 14 July 2016, doi:10.1371/journal.ppat.1005738)
2. PLoS ONE:唾液傳播的HHV-6A病毒或導致女性不孕
來自意大利的研究人員最近發現證據表明一種通過唾液傳播(比如接吻)的病毒可能與女性不孕有關。該研究不僅提示下次再與別人接吻的時候要三思,還為一些無法生育的女性提供了新的希望和治療選擇。
這種被稱作HHV-6A的人類皰疹病毒不是首次被發現與接吻有關,但是與女性不孕之間的關聯性尚屬首次發現。來自意大利費拉拉大學的研究人員對30名因未知原因出現生育問題的女性進行了檢測,發現13人(大約43%)存在子宮內HHV-6A感染。而對照組的36名健康女性並未檢測到人類皰疹病毒。
在這項研究中,所有攜帶HHV-6A病毒的女性都存在異常高水平的細胞因子,這些信號分子不僅能夠幫助細胞間交流,還對受精卵和胎兒的發育有至關重要的影響。
研究還發現攜帶病毒的女性體內雌二醇水平非常高,研究人員認為這種激素可能通過某種方式觸發了HHV-6A感染。如果科學家們能夠弄明白如何治療這種病毒感染,不孕女性將有望重新獲得生育能力,而不需要借助昂貴且過程複雜的體外受精。(PLoS ONE, 1 July 2016, doi: 10.1371/journal.pone.0158304)
3. JVI:科學家發現不同類型逆轉錄病毒的結構並不相同
近日在一項最新研究中,來自美國明尼蘇達大學的研究人員通過研究發現,大多數類型的逆轉錄病毒或許並沒有相同的病毒結構,相關研究刊登於國際雜誌Journal of Virology上。
研究人員分析了包括HIV和HLTV-1在內的7種類型的逆轉錄病毒,HLTV-1是一種引發T細胞白血病的逆轉錄病毒,同時研究者還檢測了感染鳥、小鼠、黑猩猩和魚類的逆轉錄病毒如何引發癌症或免疫缺陷綜合征。Louis Mansky博士說道,每一種逆轉錄病毒都具有不同的結構特性,而且每一種病毒都會以不同方式來組裝病毒顆粒。此前很多研究者猜測所有逆轉錄病毒都和HIV一樣,但實際上並非如此。研究者指出,當研究逆轉錄病毒以及開發新型抗病毒療法或疫苗時,並不能以一刀切的方法來研究。(Journal of Virology, published online: 29 June 2016, doi: 10.1128/JVI.00666-16)
4. Nat Commun:揭示HCV新的致病機製
迄今為止,人們已知在被HCV感染的宿主細胞中,信號肽肽酶(signal-peptide peptidase, SPP)對未成熟的HCV核心蛋白的切割在HCV病毒顆粒形成和產生病理性肝髒症狀中發揮著重要作用,但是這種作用機製的細節仍是未知的。
在一項新的研究中,日本研究人員發現當抑製SPP時,HCV顆粒形成下降,而且病理性肝髒症狀得到改善。
γ-分泌酶和SPP具有相類似的蛋白酶酶活性位點。基於此,研究人員從γ-分泌酶抑製劑中發現一種化合物抑製SPP,這意味著該化合物也是一種SPP抑製劑。他們也發現未成熟的HCV核心蛋白在未被SPP切割時,會被酶TRC8識別,從而被快速地降解。如果這種降解過程受到抑製,那麼產生的內質網應激(endoplasmic reticulum stress)會強烈地誘導細胞損傷。內質網在蛋白生物合成中發揮著至關重要的作用。在內質網處於應激狀態時,在那裏合成的蛋白不能夠正確地折疊,因此導致細胞損傷。
這種降解過程能夠被認為是新合成蛋白的一種質量控製機製。當研究人員將這種SPP抑製劑注射到模式小鼠體內時,HCV病毒顆粒產生顯著下降,而且胰島素耐受性和脂肪肝等HCV病理症狀得到改善。(Nature Communications, published 04 May 2016, doi:10.1038/ncomms11379)
5. Nature:埃博拉病毒糖蛋白的結構
來自英國牛津大學的David Stuart 及同事發表了埃博拉病毒糖蛋白的第一個無配體結構。該糖蛋白是負責宿主細胞附著和膜融合的惟一病毒蛋白,因此從邏輯上來說也是抗病毒藥物研發的一個靶標。
他們還確定了該糖蛋白在與兩種以前被發現對埃博拉病毒複製有抑製作用的藥物(這兩種藥物分別是toremifene 和ibuprofen)所形成的複合物的結構,從而有助於了解這些藥物是怎樣抑製病毒與核內體膜(endosomal membrane)融合的。(Nature, 07 July 2016, doi:10.1038/nature18615)
6. 聚焦寨卡病毒
(1)2016年7月14日,瑞士研究人員通過研究ZIKV感染患者的記憶T細胞,仔細分析了寨卡病毒特異性的免疫反應和與登革熱病毒的交叉性免疫反應。抗寨卡病毒NS1蛋白的抗體是寨卡病毒特異性的,可被用來開發血液診斷工具。相反,抗寨卡病毒E蛋結構域I/II(EDI/II)的抗體存在交叉反應,而且較差地中和有效增強的寨卡病毒感染和登革熱病毒感染。最強效的中和抗體是寨卡病毒特異性的,靶向結合傳染性寨卡病毒E蛋白EDIII結構域上的抗原決定簇。一種EDIII特異性的抗體保護小鼠免受致命性寨卡病毒感染,從而有潛力用於抗體療法之中。(Science, published online:14 Jul 2016, doi:10.1126/science.aaf8505)
(2)2016年7月27日,來自華盛頓大學聖路易斯醫學院的研究人員開發出6種強力結合到寨卡病毒上的小鼠單克隆抗體,而且在這些抗體中,有4種抗體(ZV-48、ZV-54、ZV-64和ZV-67)是寨卡病毒特異性的,能夠在不同程度上中和寨卡病毒非洲毒株、亞洲毒株和美洲毒株感染。
隨後,他們利用一種X射線衍射晶體分析法著重研究它們的結合位點,發現ZV-54和ZV-67結合到寨卡病毒囊膜蛋白(E蛋白)結構域DIII的側脊區上,ZV-48和ZV-64結合到寨卡病毒的E蛋白結構域DIII 的C-C’環上。
在寨卡病毒感染模式小鼠體內開展的被動轉移研究揭示出DIII側脊區特異性的中和抗體ZV-54和ZV-67廣泛地中和ZIKV感染,而且保護小鼠免受感染。(Cell, Published online: 27 July 2016, doi:10.1016/j.cell.2016.07.020)
(3)幾乎所有病毒都需要一種稱之為解旋酶的蛋白質來進行複製。寨卡病毒解旋酶是一種“馬達”蛋白(一類具有驅動能力的蛋白質),它通過水解三磷酸核苷將化學能轉換為機械能,從而實現對雙鏈核酸的解鏈功能。來自天津大學的楊海濤團隊利用X光單晶衍射技術成功獲得了寨卡病毒解旋酶執行功能和結合底物時的3D圖像。該團隊在原子分辨率水平上展示了寨卡病毒解旋酶、三磷酸腺苷和金屬催化離子形成的三元複合物的空間結構。此外,研究人員還成功捕捉到了寨卡病毒解旋酶結合ATP以及金屬離子的中間狀態,這是首次揭示黃病毒家族(一種蚊媒病毒,包括寨卡病毒、登革熱病毒、黃熱病毒、西尼羅病毒等)解旋酶與天然底物ATP結合時的結構。
為了探究寨卡病毒與其他黃病毒屬成員在複製機製上的差異,研究人員還解析了寨卡病毒解旋酶與基因組RNA結合時的複合物三維結構。他們發現,一個貫穿解旋酶的通道負責“抓住”RNA。令人吃驚的是,寨卡病毒解旋酶在結合RNA後會經曆顯著的構象變化,而這種構象變化與登革熱病毒的解旋酶截然不同。(Protein & Cell, First Online: 18 July 2016, doi:10.1007/s13238-016-0293-2)
(4)2016年7月19日,來自美國北卡羅來納大學的研究人員發現,之前感染過登革熱病毒的人體內含有抵抗寨卡病毒的抗體。這種抗體療法不會產生終生免疫,但是可作為一種短期有效的工具,阻止人們在疾病爆發期間感染上寨卡病毒毒株。(mBio, 19 July 2016, doi: 10.1128/mBio.01123-16)
(5)在一項新的研究中,來自美國諾特丹大學的研究人員預計在當前的寨卡病毒流行的2到3年後,在拉丁美洲和加勒比海地區,有多達0.93億人,包括160萬孕婦,處於感染的風險之中。(Nature Microbiology, Published online: 25 July 2016, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.126)
(6)在過往的案例中,寨卡病毒被確認在精子中的最長存活期為62天。近日,英國知名醫學雜誌《The Lancet》刊文稱,最新病例證實感染了寨卡病毒(Zika Virus)的男性在感染93天後,其精子內仍殘留有病毒。這名27歲的法國男性在2015年10月至11月期間前往泰國旅行時感染了寨卡病毒,之後出現了寨卡熱的相關症狀。研究人員在2016年3月發現其精子的寨卡病毒檢查結果呈陽性。寨卡病毒可致新生兒小頭畸形,主要在巴西、委內瑞拉等中、南美洲國家流行。
(7)破天荒,寨卡病毒第一次由女性傳遞給男性
所有之前性傳播的病例都是由去過寨卡病毒爆發地區的男性傳遞給未被感染的女性或者男性性伴侶的。類似的案例至少在11個國家被報道過,包括美國和法國。寨卡病毒的宿主是埃及伊蚊,這種蚊子生活在熱帶,除了傳播寨卡病毒,還傳播登革熱、基孔肯雅病和黃熱病。而寨卡病毒通過性傳播的能力使得它能夠在熱帶以外的地區立足存活。
紐約健康部門周五 (2016年7月15日)報道了第一例寨卡病毒通過性傳播方式從一名女性傳遞給她的男性伴侶,這引起了廣泛的關注。這種病毒通常是通過蚊子的叮咬傳播的。
科學家說這可能需要花費數年的時間來徹底弄清感染了寨卡病毒的個人能夠傳播這種病毒多久,美國的研究者正在研究這種病毒能夠在男性的精液存活多久以評估相關風險。
(8)來自美國國家衛生院(National Institutes of Health)所屬的國家過敏症和傳染病研究所(NIAID)的研究人員在一項研究中發現,接種單個寨卡病毒毒株應當足以抵抗遺傳多樣性的寨卡病毒毒株。(Cell Reports, doi:10.1016/j.celrep.2016.07.049 )
7. JVI:首次證實HIV確實來自猩猩
人們普遍認為HIV(人免疫缺陷病毒)是由非洲的猩猩傳染給人。但一直沒有直接的證據證實猩猩SIV(猴免疫缺陷病毒)可以傳染給人。來自美國內布拉斯加大學林肯分校(University of Nebraska Lincoln)的一項新研究首次觀察到猩猩SIV病毒感染人體細胞。
研究人員讓小鼠攜帶人的免疫細胞(T細胞),然後用猩猩SIV病毒(有幾種,有的是HIV的前身,有的和HIV沒關係)感染小鼠,所有的SIV病毒都成功感染小鼠的人體免疫細胞,並發生突變,快速繁殖。這些可以感染人的SIV病毒有HIV的前體(HIV的祖宗),也有與目前流行的HIV沒有關係的SIV(HIV病毒的祖宗的兄弟)。HIV前身的SIV病毒通過意外的血液或體液(打獵,傷口?)從猩猩傳染給人類,造成現在HIV的大流行。
該研究證實了HIV病毒確實來自猩猩,這可能是很多大爆發的傳染病的共同路徑--從動物到人,某些病毒“突變型”在從動物到人後,在人際間傳播。(Journal of Virology, Posted online 15 June 2016, doi: 10.1128/JVI.00860-16)
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