50年前的流感病毒模型得到了改進(jìn)揭示了大流行預(yù)測的可能性

由于匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)自20世紀(jì)70年代以來未觸及的流感基因組結(jié)構(gòu)模型畢竟不是那么完美，因此對流感病毒的科學(xué)教科書描述即將進(jìn)行改版。

這項發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)上和“核酸研究”雜志即將發(fā)行的印刷版中報道，揭示了病毒包裝其遺傳物質(zhì)的方式的漏洞。當(dāng)一種流感病毒與細(xì)胞內(nèi)的另一種菌株混合時，這些漏洞使病毒能夠交換遺傳物質(zhì)并產(chǎn)生新的流感病毒株。了解這些漏洞以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔每梢宰尶茖W(xué)家有機會更好地預(yù)測大流行并找到破壞流感病毒的新方法。

皮特微生物學(xué)系助理教授Seema S. Lakdawala博士說：“盡管流感一直困擾著人類數(shù)百年，并且每年冬天都會對公眾健康造成嚴(yán)重威脅，但我們對流感大流行的了解卻少得驚人。”分子遺傳學(xué)。“我們的發(fā)現(xiàn)可能讓人們深入了解流感病毒如何不斷發(fā)展，為更好的疫苗和抗病毒藥物打開了大門。”

流感是一種使用單鏈核糖核酸(RNA)復(fù)制而不是雙鏈DNA的病毒。流感病毒由保護(hù)性核蛋白結(jié)合的8個RNA區(qū)段組成。所有八個RNA片段必須在病毒顆粒內(nèi)聚集在一起才能完全感染。

流感病毒的經(jīng)典模型具有這些蛋白質(zhì)涂覆RNA，如沿著細(xì)繩均勻間隔的珠子。然而，20世紀(jì)70年代開發(fā)模型時使用的技術(shù)的局限性意味著丟失了獨特的特征 - 如暴露的RNA環(huán)。因此，教科書中流感的普遍描述是沿著每個RNA區(qū)段的整個長度的蛋白質(zhì)的均勻隨機結(jié)合。

研究病毒如何出現(xiàn)和傳播的Lakdawala與主要作者Nara Lee博士合作，他是Pitt微生物學(xué)和分子遺傳學(xué)系的助理教授，專門從事RNA相互作用。如果流感RNA鏈上可能存在更“開放”的任何區(qū)域，并且因此更能夠與其他RNA區(qū)段結(jié)合以獲得所有八個區(qū)段的包裝，則兩者都很好奇。他們在兩種甲型流感病毒株(包括2009 H1N1大流行株)中使用了一種稱為“通過交聯(lián)免疫沉淀法對RNA進(jìn)行高通量測序”(HITS-CLIP)的過程，以更好地了解蛋白質(zhì)與RNA結(jié)合的位置和看看是否有任何“裸”RNA區(qū)域。

Lakdawala說：“老實說，我們沒想到會找到任何東西，因為我們都學(xué)會了'串起來的'珠子'病毒RNA的描述。”“但是，令人驚訝的是，有幾個區(qū)域的RNA不受核蛋白的束縛。這一發(fā)現(xiàn)開辟了一個全新的研究領(lǐng)域。”

與經(jīng)典模型相反，Lakdawala和Lee發(fā)現(xiàn)存在富含蛋白質(zhì)涂層的RNA區(qū)域以及其他暴露的區(qū)域，并且可能在重配期間與其他病毒RNA結(jié)合，或者在流感病毒之間交換基因組材料。進(jìn)化生物學(xué)專家Vaughn Cooper博士是皮特微生物學(xué)和分子遺傳學(xué)系的副教授，他指導(dǎo)全皮特團隊探索這些循環(huán)如何影響自然界和正常流感季節(jié)的病毒進(jìn)化。

該團隊正在尋找?guī)讉€潛在的研究機會，包括預(yù)測不同流感病毒可以共享遺傳物質(zhì)以制造新病毒的方式。了解這一點可能會讓科學(xué)家們注意到最有可能引發(fā)流感大流行的重組，并讓公共衛(wèi)生機構(gòu)在制定有針對性的疫苗方面有所作為。也有可能利用暴露的RNA使病毒不易傳播和致命。

“基于這一發(fā)現(xiàn)突然讓所有這些研究可能性開放，真是令人興奮，”Lakdawala說。“沒有人發(fā)現(xiàn)這一點的原因是因為我們都認(rèn)為50年前對基因組架構(gòu)的研究是理所當(dāng)然的，這種研究看起來非常好并且有一個簡單的解釋，這就是完整的故事。它表明，如果我們不這樣做我們不斷重新審視和質(zhì)疑科學(xué)教條，我們可能會錯失一個大好機會。“

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