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病毒DNA在感染中的作用

日期:2018/9/6 19:28:32 點擊次數 1183 發布單位:天義生物谷  錄入:李清

一項新的研究揭示了一種先前未知的機制,即控制感染細菌的病毒是否會迅速殺死宿主或保持潛伏在細胞內。研究人員表示,eLife雜志報道的這一發現也可能適用于感染人類和其他動物的病毒。


“我第一次發現DNA如何被包裝在病毒體內的機制決定了感染過程,”伊利諾伊大學病理學家教授Alex Evilevitch說。


在將DNA注入細胞后,病毒傾向于遵循兩種主要途徑之一,稱為“裂解”或“潛伏”感染。在裂解途徑中,病毒DNA迅速占據宿主細胞自身的資源,自己制造數百份拷貝。然后新病毒殺死細胞并繼續在其他細胞中重復循環。


然而,潛伏的病毒感染遵循不同的過程:一旦進入細胞內,病毒DNA就會進入宿主基因組。當細胞分裂時,病毒DNA也會復制。只要感染仍然潛伏,在宿主中幾乎沒有證據。


Evilevitch表示,潛伏性病毒感染的問題在于,在宿主的壓力下,病毒會突然轉變為裂解性,接管細胞并在瘋狂的繁殖后殺死它。


“我們攜帶的許多病毒感染可能會在很長一段時間內潛伏。有時它們會溶解,當我們出現癥狀時,”他說。


人類潛伏性病毒感染包括單純皰疹,水痘帶狀皰疹,Epstein-Barr,人巨細胞病毒,腺病毒,卡波西肉瘤等。


“了解調節從潛伏狀態到裂解狀態的轉換非常重要,這樣我們就可以阻止這些感染蔓延,”Evilevitch說。


許多關于病毒感染動態的研究都集中在保護病毒遺傳物質并將其穿梭到感染部位的蛋白質衣殼的結構特征上。 Evilevitch在將病毒DNA分子注射到宿主體內之前,反而研究了它們的壓力和應變。


他使用等溫滴定量熱法,可以測量系統中熱能的離散變化,以跟蹤感染過程。在之前的一項研究中,他的實驗室小組發現病毒感染過程會發熱。在這項新研究中,Evilevitch將宿主細菌大腸桿菌暴露于數千個病毒顆粒,然后監測感染進展時發生的熱起伏。


他發現,感染同時發生 - 數百種病毒一次性將DNA注入細菌 - 或隨機發生,感染以不協調的方式緩慢發生。仔細觀察感染前的病毒遺傳物質,發現病毒內部包裝的DNA往往在同步感染中更像“液體狀”,但在隨機感染期間更加僵硬。


同步感染與保留宿主的潛伏感染密切相關,而較慢,更隨機的感染過程導致殺死宿主的溶解事件。


隨著溫度的升高,病毒DNA變得更像液體,感染更可能是同步的。 Evilevitch發現,與細胞代謝和生長條件相關的細胞外鎂離子濃度的增加也促進了同步感染。


他說,熱量使衣殼內的DNA分子更加靈活,減少了它們之間的滑動摩擦。添加帶正電荷的離子減少了帶負電荷的DNA分子之間的排斥,也使DNA變得更加流動。


“DNA變得更加靈活;它具有更多的流動性,”他說。 “因此,它更有可能被彈出 - 就像牙膏一樣從管中流出。但如果它是堅固的,它就會卡在管內。”


Evilevitch說,新發現“對病毒學有益”。


“我們現在明白,包裝在病毒內部的DNA的機制直接影響到裂解或潛伏途徑的感染方向,”他說。 “我們認為這將有助于我們學習如何控制感染并防止它們變得溶解。它可能會導致新的療法,以防止感染的傳播。”

 
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