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病毒或許是驅動(dòng)機體蛋白質(zhì)組氨基酸適應性改變的“罪魁禍首”

2018-07-24 來(lái)源:中國病毒學(xué)論壇  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:哺乳動(dòng)物機體蛋白和病毒之間的軍備競賽或許早已不是什么新鮮事兒了,縱觀(guān)人類(lèi)歷史,病毒引發(fā)了不計其數的人類(lèi)死亡,僅在過(guò)去幾年里,研究者就利用深度測序和較好的分析工具深入剖析了病毒和宿主之間的相互關(guān)系,如今科學(xué)家們也早已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行更為深入的研究,研究者認為,病毒指派用來(lái)復制的蛋白質(zhì)或許在病毒和宿主相互作用的過(guò)程中扮演著(zhù)重要的作用。

 很多年前,斯坦福大學(xué)的研究者DavidEnard就發(fā)現在人類(lèi)和其它靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物機體的基因組中存在一些適應性的信號,但當時(shí)研究者并不清楚到底是哪種選擇性的壓力驅動(dòng)引發(fā)這些適應性的出現,Enard說(shuō)道,我非常失落,這就好比在地上看見(jiàn)了腳印,但我卻不知道是哪種動(dòng)物留下的腳印兒一樣,而病毒或許可以解釋這種適應性表現,因為病毒可以同細胞中的細胞器相互作用從而在細胞內實(shí)現病毒的自我復制。

 
研究者DavidEnard是DmitriPetrov教授實(shí)驗室的成員之一,在一項刊登于國際雜志eLife的研究報告中,Petrov教授的研究團隊通過(guò)研究發(fā)現,病毒或許是驅動(dòng)哺乳動(dòng)物基因組中適應性表現的主要驅動(dòng)子,尤其是機體蛋白質(zhì)組中我們所擁有的30%的適應性氨基酸改變都是為了對病毒產(chǎn)生反應而驅動(dòng)產(chǎn)生的。
 
哺乳動(dòng)物機體蛋白和病毒之間的軍備競賽或許早已不是什么新鮮事兒了,縱觀(guān)人類(lèi)歷史,病毒引發(fā)了不計其數的人類(lèi)死亡,僅在過(guò)去幾年里,研究者就利用深度測序和較好的分析工具深入剖析了病毒和宿主之間的相互關(guān)系,如今科學(xué)家們也早已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行更為深入的研究,研究者認為,病毒指派用來(lái)復制的蛋白質(zhì)或許在病毒和宿主相互作用的過(guò)程中扮演著(zhù)重要的作用。
 
實(shí)際上,越來(lái)越多的哺乳動(dòng)物機體的蛋白都開(kāi)始因為與病毒相互作用而發(fā)生改變,塔夫斯大學(xué)的病毒學(xué)家JohnCoffin指出,我們機體的蛋白質(zhì)組到底如何成型發(fā)展,目前我們還無(wú)法對此進(jìn)行解釋?zhuān)壳拔覀兓蛟S僅僅看到了冰山一角罷了。
 
照亮研究
 
在這項最新的研究中,研究者Enard花費了將近4個(gè)月時(shí)間對已經(jīng)發(fā)表的研究成果進(jìn)行調查,他們對24種哺乳動(dòng)物的基因組進(jìn)行分析,發(fā)現在保守基因編碼的10000個(gè)蛋白中有大約1300個(gè)蛋白可以同病毒相互作用,而其中80%的蛋白質(zhì)都沒(méi)有明顯的抗病毒活性或免疫功能。
 
值得注意的是,相比類(lèi)似功能的其它蛋白質(zhì)而言,所謂的病毒相互作用蛋白質(zhì)(VIPs)可以快速適應,在攜帶最大數量VIPs的10種類(lèi)型病毒中,研究者在每一種病毒中都發(fā)現,相比非VIPs而言,VIPs的適應性要高于前者三倍,這些病毒包括HIV、HPV和流感病毒等。Enard說(shuō)道,這種信號如此強勁讓我們非常驚訝,這或許是由一種事實(shí)所引發(fā),即除了機體的免疫反應之外我們或許還有如此多的適應性存在,此外2016年8月24日訊/生物谷BIOON/--我們還必須采取多種手段來(lái)抵御病原體的入侵,而且在非免疫性的蛋白質(zhì)中或許還存在著(zhù)許多的適應性表現。
 
的確,還有很多案例可以表明病毒所利用的基本細胞功能或許和機體的免疫力無(wú)關(guān),而這無(wú)疑再次激起了研究者們的研究熱情。其中一種最為大家熟知的就是轉鐵蛋白受體(transferrinreceptor),這種受體是一種對細胞進(jìn)行鐵攝入非常關(guān)鍵蛋白質(zhì),很多病毒可以利用轉鐵蛋白受體來(lái)進(jìn)入到宿主細胞中,2013年,研究者利用計算機進(jìn)化分析技術(shù)闡明了兩種病毒感染所引發(fā)的轉鐵蛋白受體的特殊氨基酸殘基改變,康奈爾大學(xué)的研究者ColinParrish就在不同宿主機體中研究了轉鐵蛋白和病毒之間的相互作用,他認為,不同宿主細胞中轉鐵蛋白受體的差異很有可能是由病毒所引發(fā)的。
 
另一件引人入勝的案例就是埃博拉病毒和其未知的受體:C1型尼曼-皮克蛋白(NPC1,Niemann-PickTypeC1protein),NPC1基因主要參與膽固醇和其它脂質(zhì)在細胞中的穿梭過(guò)程,該基因在罕見(jiàn)障礙C型尼曼匹克癥中處于突變狀態(tài),而該疾病是一種引發(fā)兒童機體快速神經(jīng)變性的嚴重疾病;2011年,研究者在Nature上發(fā)表了兩篇研究報告闡明了NPC1蛋白對于埃博拉病毒的感染非常重要,接下來(lái)的研究中,研究者則在蝙蝠機體中闡明了NPC1和埃博拉病毒之間的進(jìn)化競賽。
 
來(lái)自紐約愛(ài)因斯坦醫學(xué)院(AlbertEinsteinCollegeofMedicine)的研究者KartikChandran也對埃博拉病毒和NPC1之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究,其目的在于揭示病毒利用NPC1作用的機制,研究者說(shuō)道,我們知道NPC1可以結合到病毒上,但下一步發(fā)生了什么我們卻并不清楚,如今我們還需要深入研究調查NPC1基因的突變如何能夠確定機體對埃博拉病毒感染易感性。

下一步的研究方向
 
這項研究所闡明的適應性表現自700萬(wàn)年以前人類(lèi)從黑猩猩分化而來(lái)就出現了,如今研究者Enard通過(guò)研究分析了在過(guò)去50000年里特殊病毒對近來(lái)蛋白質(zhì)適應性表現的效應。
 
其中一個(gè)主要的難題就是如何協(xié)調病毒和宿主之間不同的進(jìn)化速率,對于人類(lèi)而言或許需要花費10000年才能夠適應一種病毒,但病毒的適應或許僅會(huì )在幾周時(shí)間內就可以逃避療法的攻擊,如今這種問(wèn)題變得非常嚴峻,隨著(zhù)科學(xué)家們鑒別出了內源性的逆轉錄病毒序列(即10萬(wàn)年-100萬(wàn)年的病毒整合到宿主的基因組中),他們發(fā)現這些逆轉錄病毒序列在人類(lèi)基因組中占到了大約8%的比例,研究者認為,減緩病毒適應性的其中因個(gè)因素就是需要許多不同的宿主蛋白:HIV和流感病毒等,每一種病毒都會(huì )利用多種輔因子來(lái)進(jìn)行復制。
 
長(cháng)期以來(lái),科學(xué)家們都通過(guò)設計靶向作用宿主蛋白而不是病毒自身的抗病毒藥物來(lái)利用緩慢的宿主進(jìn)化作用,比如,研究者Chandran的團隊如今就在尋找暫時(shí)靶向可以阻斷NPC1功能的藥物,諸如NPC1的宿主蛋白往往是固有的靶點(diǎn),因為其對于細胞的功能非常重要,阻斷其功能或許會(huì )誘導短暫出現C型尼曼匹克癥的癥狀;從另一方面來(lái)講通過(guò)藥物性制劑誘發(fā)潛在的改變或許會(huì )使得那些適應性的蛋白質(zhì)表現出更好的耐受性。
 
由于這項最新研究對VIPs進(jìn)行了一項保守性的估計,因此目前研究者Petrov的研究團隊正在尋找額外的相互作用,其中就包括寨卡病毒所指派的蛋白;最后研究者Enard說(shuō)道,這正是我們未來(lái)所要進(jìn)行的工作,盡管目前存在很多與病毒之間的相互作用,但還有更多不為人知的相互作用有待于我們后期深入研究來(lái)探索。
 
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