抗病毒新兵打造人體防線:為抗艾藥物提供新途徑
2019年01月25日10:15

  來源:科技日報

  由於體積的限製,病毒的基因組通常較小,攜帶的遺傳信息也比較少。因此,病毒在複製過程中,需要利用特殊機製擴展其攜帶遺傳信息的利用率。其中,程式性移碼就是病毒常用的蛋白質合成重編碼機製。

  1月24日,中國科學院生物物理所研究員高光俠團隊在《細胞》發表研究稱,首次發現了新的宿主抗病毒因子,可抑製人類免疫缺陷病毒1型(HIV-1)蛋白質翻譯過程中的程式性-1位核糖體移碼,從而抑製病毒在細胞內複製。

  程式性移碼是病毒“弱點”

  病毒的感染進程及致病性取決於病毒與宿主之間的相互作用。有些病毒感染宿主後可在體內持續存在,引起慢性傳染性疾病,如HIV。它是逆轉錄病毒的一種,可感染人類免疫系統細胞,造成人類免疫系統缺陷,引起愛滋病。

  程式性-1位核糖體移碼是HIV等病毒及部分細胞mRNA使用的一種蛋白質合成重編碼機製,即核糖體通過後退一個核苷酸改變閱讀框,繞過終止密碼子,以翻譯更多遺傳信息。

  高光俠在接受《中國科學報》採訪時表示,通過這種程式性移碼機製,病毒能夠以一條mRNA為模板,翻譯產生兩種不同的蛋白質,從而發揮不同的生物功能。

  在與病毒長期共存、對抗的過程中,宿主會進化出許多抗病毒機製,尋找病毒可被攻擊的弱點(靶點),從而阻礙病毒擴展其遺傳信息。“因此,在宿主抗病毒的過程中,針對病毒的程式性移碼過程,應該有一種抗病毒機製存在。”高光俠說。

  新型抗病毒因子可攻擊病毒“弱點”

  天然免疫是人體抗擊病原體的第一道防線,其中干擾素是天然免疫重要的作用分子。研究人員發現,干擾素處理HIV-1感染的細胞時,干擾素本身能夠抑製HIV-1的程式性移碼過程。

  此外,由於干擾素可調控刺激ISGs基因的表達,因此研究人員猜測,干擾素很可能通過調控ISGs發揮作用。

  接下來,通過對ISGs系列的近百個基因進行篩選,研究人員發現C19orf66基因的表達能夠明顯抑製HIV-1的程式性移碼過程,研究人員將該基因命名為Shiftless,簡稱SFL。

  “概括地講,干擾素可以通過調控SFL的表達抑製HIV-1的程式性移碼,進而抑製病毒的複製。”高光俠告訴《中國科學報》。

  對此,中山大學醫學院院長、病毒學家郭德銀表示,病毒的程式性移碼是一個嚴格調控的過程。相比既往研究主要關注病毒RNA本身結構、序列信號以及病毒蛋白對程式性移碼的影響,SFL這一新型抗病毒因子的發現,填補了該領域的空白,是近年來的一個重大突破。

  SFL有望助攻愛滋病治療

  程式性移碼不僅存在於HIV中,在大腸杆菌、酵母及其他高等生物中也普遍存在。

  為進一步研究新型抗病毒因子SFL抑製程序性移碼的機製是否具有普遍性,研究人員測試了來源於不同病毒體內的程式性移碼過程,發現SFL對這些病毒的程式性移碼都有抑製作用。“因此,SFL是具有廣譜特性的宿主抗病毒因子。”高光俠說。

  研究人員表示,深入研究病毒與宿主之間複雜的相互作用,一方面有利於深入瞭解病毒的複製和致病機製,另一方面還能為臨床診療和新藥研發提供新的靶點和理論基礎。

  郭德銀認為,SFL調控機製的發現有可能為研發抗愛滋病藥物提供新的途徑。

  “首先,SFL蛋白本身有可能作為一種新的抗病毒蛋白,人們或許可以通過改變SFL在體內的表達,進而達到抗病毒的目的;其次,病毒程式性移碼過程也可能作為潛在的藥物靶點,用於系統篩選小分子抗病毒抑製劑,並有望研發出新型的抗病毒臨床藥物。”郭德銀說。

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