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        研究人員揭開了埃博拉病毒 宿主細胞粘附的生物力學(xué)特征
        
			
        
				2019-03-28 09:29:44
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        最近有報道稱，剛果民主共和國的埃博拉病例數(shù)已超過1,000例，這是2014年西非爆發(fā)后歷史上第二次爆發(fā)，其中29,000人感染艾滋病，11,000多人死亡。這一最新的里程碑清楚地提醒人們，迫切需要為這種常見的致命疾病開發(fā)有效的預(yù)防和治療藥物。
        

        研究人員揭開了埃博拉病毒 宿主細胞粘附的生物力學(xué)特征
        

        感染埃博拉病毒的人會經(jīng)歷嚴重的疾病，包括出血熱，這可能導(dǎo)致內(nèi)出血。據(jù)美國疾病控制和預(yù)防中心(CDC)稱，目前埃博拉沒有特殊的醫(yī)療方法。
        

        開發(fā)治療疾病的關(guān)鍵是了解感染過程的機制?？茖W(xué)家們知道，為了進入一個人體細胞，埃博拉利用了一種叫做巨胞細胞增多癥的自然過程，通過這種過程，細胞通過內(nèi)化周圍的死細胞碎片來“清理”周圍環(huán)境。細胞表面的蛋白質(zhì)充當受體，允許免疫細胞識別死細胞碎片并將其內(nèi)化。病毒與這些蛋白質(zhì)相互作用，稱為T細胞免疫球蛋白和粘蛋白結(jié)構(gòu)域(TIM)蛋白，并利用它們劫持進入細胞。進入內(nèi)部后，埃博拉病毒膜融合到其周圍形成的內(nèi)體，并將其遺傳內(nèi)容釋放到細胞中。
        

        “病毒RNA進一步劫持細胞機制，使蛋白質(zhì)在內(nèi)部復(fù)制。然后它們從膜上萌芽，形成新的病毒，同時健康的宿主細胞死亡，”Lehigh生物工程和機械工程副教授Frank Zhang說道。大學(xué)(HTTPS：//。WWW1利哈伊。埃杜/)。
        

        “雖然埃博拉 - 宿主細胞附著已被證明依賴于細胞表面受體與病毒外層之間相互作用的分子生物力學(xué)，但對于指導(dǎo)治療發(fā)展至關(guān)重要的定量理解尚未得到發(fā)展，” Anand Jagota，Lehigh生物工程系的創(chuàng)始主席和化學(xué)與生物分子工程教授。
        

        張和Jagota聯(lián)手試圖更好地了解埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學(xué)。該項目將Jagota在計算分子粘附力學(xué)方面的專業(yè)知識與Zhang關(guān)注機械傳感，或細胞如何感知和響應(yīng)機械刺激相結(jié)合。這對二人與愛荷華大學(xué)的同事Sven Moller-Tank和Wendy Maury合作，開發(fā)了一個簡單的模型，描述了埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學(xué)特征，這些研究結(jié)果可以提供有關(guān)開發(fā)一種新的和有用的信息。有效的埃博拉治療。他們在一篇題為“TIM蛋白介導(dǎo)的埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學(xué)特征”的文章中發(fā)表了他們在科學(xué)報告中的發(fā)現(xiàn)。
        

        除了闡明埃博拉病毒與宿主細胞附著重要的生物力學(xué)參數(shù)之外，該團隊還通過實驗證明，TIM-Ebola病毒相互作用在機械上與粘附分子(例如，選擇蛋白)?配體相互作用相當。通過簡單的機械模型，他們進一步證明了分子結(jié)合參數(shù)如何確定它們是否足以用于病毒粘附。“我們利用單分子力譜來量化宿主細胞TIM蛋白與埃博拉病毒樣顆粒之間的特異性相互作用力，”張說。
        

        該模型的目的是展示單分子測量如何與系統(tǒng)的其他物理特性結(jié)合，例如配體 - 受體對的密度和膜剛度，以預(yù)測病毒顆粒是否以及在何種程度上粘附到細胞上膜。該小組模擬附著是由TIM蛋白和病毒表面上的磷脂酰絲氨酸(據(jù)信介導(dǎo)病毒 - 宿主細胞附著)之間的粘附驅(qū)動，并通過膜彎曲抵抗。
        

        “模型的簡潔性使我們能夠強調(diào)兩個無量綱參數(shù)組的重要性及其阻止粘附的潛在能力，”Jagota說。
        

        張使用單分子力譜來監(jiān)測，操縱和測量機械力。例如，在研究中，張將帶有病毒樣顆粒帶到表達TIM受體的細胞，觀察它們的相互作用，并將它們拉開以確定相互作用的機械強度，或拉動它們需要多大的力分開。
        

        Jagota使用數(shù)學(xué)模型來理解埃博拉與細胞之間的相互作用，在這種相互作用中，什么屬性代表埃博拉病毒 - 它的剛度，形狀 - 以及它代表細胞的屬性 - 它表面呈現(xiàn)的成分。
        

        “希望這種關(guān)于粘附生物力學(xué)的定量知識可用于預(yù)測埃博拉附著的條件，”Jagota說。“長期來看，目標是這些信息有助于實現(xiàn)新的藥理學(xué)目標，并有助于開發(fā)急需的抗病毒療法，以預(yù)防和治療埃博拉病毒。”
        
			

			
          
        
			
        
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