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新冠病毒有多可怕?破坏正常细胞机理,“鸠占鹊巢”榨干最后价值

2020-10-16 13:15 前瞻网   
新冠病毒有多可怕?破坏正常细胞机理,“鸠占鹊巢”榨干最后价值

新冠病毒在全球肆虐已数月有余,在不断抗争中,医生和研究人员对这种疾病的传播途径、主要症状和治疗方法等的认识逐渐加深,许多国家目前正在加紧研制疫苗。要制造疫苗消灭病毒,就很有必要新冠病毒是如何致病的。

像所有病毒一样,新冠病毒入侵人体细胞并劫持其资源和场所来制造更多病毒。从进化上讲,成功的病毒可以有效逃避细胞自身的防御机制,但并不会彻底杀死细胞,毕竟病毒需要细胞保持存活才能繁殖。

人类细胞(广义上也包括哺乳动物细胞)具有处理病毒感染的内在防御机制。病毒进入细胞后,其遗传物质会引发了一连串反应,导致一组称为干扰素(interferon)的蛋白质的产生和分泌。这一蛋白质的作用在于阻止感染并向邻近健康细胞发出预警通知。

在对新冠病毒的研究中,研究人员发现,严重症状患者的干扰素反应水平很低,这表明干扰素反应对对抗病毒至关重要。病毒是如何抑制这些正常的防御机制的呢?

这项研究由生物学教授米切尔·古特曼的实验室主导,已经确定了新冠病毒使人类细胞丧失能力的机制,实质上是使细胞的报警系统失效,使其不能呼救或警告附近的细胞。研究成果已发表在《细胞》(Cell)杂志上。

了解这种病毒如何导致细胞预警功能障碍,可以为预防和治疗提供新的见解。

新冠病毒会产生大约30种病毒蛋白。在这项新的研究中,实验人员研究了所有30种病毒蛋白,并记录了其与人类细胞内的分子的相互作用过程,最终发现病毒蛋白攻击细胞的三个关键过程。

一般来说,细胞的细胞核中包含了遗传物质,也就是DNA。DNA的作用相当于“指导手册”,指示细胞分化,表现出不同的性状。同时,它还可以规定“在病毒感染的情况下该做什么”。细胞的其余部分产生蛋白质(如干扰素),用于执行这些指令。

将DNA指令转化为有用蛋白质过程的第一步是转录,通过转录,细胞核中的一段DNA被读取并复制成mRNA(信使RNA),这是一种单链核糖核酸。mRNA可以像信使一样离开细胞核并传播到细胞的其余部分。

mRNA输出细胞核后,一种叫做核糖体的细胞机制附着在其之上,读取并翻译其中的信息,从而构建相应的蛋白质。

其中一些蛋白质具有离开原细胞的能力,向其他细胞传递信息(如警告感染病毒的存在)。在这种情况下,另一种叫做信号识别粒子的细胞机器开始发挥运输系统的作用,帮助蛋白质从细胞内部移动到外部。

研究人员发现,新冠病毒蛋白会在多个阶段干扰上述过程:一些蛋白质阻止DNA的转录和复制过程;其他蛋白质则阻碍健康蛋白质的形成;还有的干扰信号识别粒子并阻断蛋白质转运。

参与研究的佛蒙特大学研究人员艾米丽·布鲁斯说,“病毒和宿主细胞不断地在进化的军备竞赛中智胜对方,而新冠病毒已经进化出复杂而具体的方法来使细胞失效,而且不直接将其杀死,这样病毒仍然可以将细胞用于自己的目的。”

在上述过程中,则阻碍健康蛋白质形成的病毒蛋白被称为NSP1。研究小组发现,NSP1阻止人类基因进入核糖体,但允许病毒基因通过。病毒的基因包含一个遗传信号,这个信号就像一个访问码,可以有效地劫持核糖体来制造病毒蛋白。因为病毒的产生依赖于这一信号,因此对其的研究可能有助于抗病毒治疗。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

 

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责任编辑: 4083LWJ

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