发布于2017.7.28。近日,匹兹堡大学医学团队研究发现,1970s出版的流感病毒基因组结构并未如此完美。这一研究结果即将发表在《Nucleic Acids Research》杂志上,该文章揭示了旧版病毒包装遗传物质方式的漏洞,而教科书中描绘的流感病毒也将得到翻新。
当一种流感病毒与另一种流感病毒混合进入(co-mingles)同一个细胞时,这些“漏洞”可以使病毒交换遗传物质并生成一种新的流感病毒。了解这些漏洞以及它们之间的相互作用有助于科学家更好地预测大流行病,并找到新的方法来攻克流感病毒。
本文通讯作者、微生物与分子遗传学院助理教授Seema S. Lakdawala说:“虽然流感已经困扰着人类几百年,每年冬天都会造成严重的公共卫生威胁,但是对于流感大流行,威九国际知之甚少。这项发现能够了解流感病毒如何进化,为疫苗和抗病毒药物的研究提供帮助。”
流感是一种使用单链核糖核酸(RNA)复制而不是双链DNA的病毒。流感病毒是由8个RNA片段和保护性核蛋白组成,所有8个RNA片段必须聚集在病毒颗粒内才能完全感染。
流感病毒的经典模型为蛋白质包裹着RNA,有点像珠子穿在绳上。然而,1970s该模型(RNA loops)开发时所用的技术存在局限性,使该模型缺乏独特性。因此教科书中对流感的普遍描述是:每个RNA片段整段都均匀结合着且随机分布的蛋白质。
经典模型示意图
Lakdawala(研究病毒如何出现和传播)和Nara Lee博士(微生物与分子遗传学系助理教授,专攻RNA相互作用)合作,想要了解流感RNA链上是否存在某些更加“开放”的区域,这样就可以与其他RNA片段关联,方便8片段打包。于是,他们使用了一个称为“通过交联免疫沉淀的高通量RNA测序”(HITS-CLIP)技术测试了两种A型流感病毒,包括2009年H1N1流感病毒,以更好地了解蛋白质结合RNA的位置,以及看是否有任何“裸”RNA区域。
研究流程
“老实说,威九国际开始并没有想到会发现任何事情,因为教科书里确切描写了病毒RNA串珠’结构,”Lakdawala说:“但令人惊讶的是,有一些区域RNA并没有和核蛋白结合在一起,这一发现开辟了一个全新的研究领域。”
流感病毒模型(上:经典模型,下:新模型)
与经典模型相反,Lakdawala和Lee发现流感病毒RNA有些地方富含蛋白质,而有些部分却是裸露的,且更容易与其他病毒RNA结合或与其他流感病毒交换基因组材料。 进化生物学专家Vaughn Cooper博士,皮特微生物与分子遗传学系副教授,指导全皮特小组探讨这些循环如何在自然界和正常流感季节中形成病毒进化。匹兹堡大学进化生物学专家Vaughn Cooper博士指导研究小组探索了这一结构将如何塑造野生病毒在流感高发期的进化。
验证HITS-CLIP识别的NP结合位点
该团队正在探索几个潜在的研究机会,包括预测不同流感病毒可以共享遗传物质以制造新病毒的方式。知道这一点可以使科学家们重新评估最有可能引发流感大流行的情况,并使公共卫生机构成为制定靶向疫苗的立法者。还可探索方法以利用暴露的RNA使病毒传播得更少甚至使病毒死亡。
Lakdawala表示:“根据这一发现,突破这些研究的可能性是令人兴奋的。 此前大家都忽略了这个现象,主要是50年前的这个基因组结构看起来真的很好,有一个简单的解释,于是就接收了完整的故事。”
最新的这项发现表明,如果威九国际不经常质疑和重新检测已有的科学教条,很可能就会与重大发现擦肩而过。
参考文献:Genome-wide analysis of influenza viral RNA and nucleoprotein association.Nucleic Acids Research.2017.