當HIV病毒感染細胞時,它需要作出一個決定:它是處於活躍狀態並開始增殖,還是處於不活躍狀態,潛伏在細胞中。
當HIV病毒感染細胞時,它需要作出一個決定:它是處於活躍狀態並開始增殖,還是處於不活躍狀態,潛伏在細胞中。
HIV從保持活躍狀態和休眠狀態(或者說潛伏狀態)中受益。這種活躍狀態允許這種病毒擴散並感染更多細胞,而這種潛伏狀態能夠允許這種病毒通過長時間潛伏存活下來。盡管處於活躍狀態的HIV病毒能夠被抗病毒藥物殺死,但是處於潛伏狀態的HIV病毒等待時機,並在患者停止服用藥物時快速地被重新激活。鑒於這種潛伏的病毒無法通過目前的療法加以治療,因此它代表著治愈HIV感染的一個主要障礙。
美國格拉斯通研究所細胞電路中心主任Leor S. Weinberger教授及其研究團隊之前就已證實HIV通過利用基因表達的隨機波動產生這兩種類型的感染。
Weinberger實驗室博士後研究員Maike Hansen說,“即使兩個細胞在基因上是相同的,其中的一個細胞能夠產生大量的蛋白,而另一個細胞能夠產生更小數量的蛋白。這些隨機的波動,被稱作噪聲(noise),能夠決定著細胞的命運和功能。HIV利用噪音產生活躍的病毒和潛伏的病毒。”
為了表達基因,HIV使用了一種被稱作選擇性剪接的機製,這種機製允許這種病毒切割它的基因組片段,並以不同的組合組裝它們。通過觀察單個細胞隨著時間的推移發生的變化,這些研究人員發現HIV劫持一種奇特的剪接方式來調節隨機的噪音。這種對噪音的調節決定著這種病毒是否穩定地保持活躍或潛伏。
Hansen 補充道,“我們發現HIV利用一種特別低效的剪接形式來控製噪音。令人吃驚的是,如果這種機製有效地發揮作用,那麼它會產生更少的活躍病毒。盡管一種效率低下的過程看似浪費能源,但是HIV實際上能夠更好地控製它作出保持活躍狀態的決定。”
在一項新的研究中,Weinberger團隊通過將數學建模、成像和遺傳學方法相組合,證實這種類型的選擇性剪接發生在轉錄後。在轉錄期間,DNA中的遺傳信息被複製到被稱作RNA的分子中。在此之前,科學家們認為剪接與轉錄同時發生。這項新的研究代表著轉錄後剪接(post-transcriptional splicing)的首個功能。相關研究結果於2018年5月10日在線發表在Cell期刊上,論文標題為“A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization”。
這項研究證實HIV有目的地保存一種非常低效的過程,而且通過校正它,科學家們可能顯著地破壞這種病毒。這些發現可能揭示出用於開發新的HIV治愈策略的之前未被探究的靶標。
Weinberger說,“這種剪接回路(splicing circuit)可能在治療上給我們提供一種以不同方式攻擊這種病毒的機會。有一段時間以來,有人建議將HIV鎖定在潛伏狀態並阻止它再次激活,但如何做到這一點仍然是不清楚的。”
人們如今可能通過利用這種病毒的剪接回路持續地迫使HIV進入潛伏狀態,從而實現這種“鎖定和阻斷”療法。
通過揭示出一種新的基本機製,這項研究在生物學中也具有更廣泛的意義。低效地剪接可能在10%~20%的基因中發生。因此,一般而言,這種剪接回路可能被用來讓基因表達中的隨機波動最小化,並且可能解釋著如何讓其他的生物學決策保持穩定。
copyright©醫學論壇網 版權所有,未經許可不得複製、轉載或鏡像
京ICP證120392號 京公網安備110105007198 京ICP備10215607號-1 (京)網藥械信息備字(2022)第00160號