艾滋病病毒很狡猾,它們會將遺傳物質插入感染T細胞的DNA內,形成“病毒庫”并以休眠的狀態(tài)長期存在于患者體內。這些潛伏的病毒是抗艾滋的重中之重。近期,科學家們找到了決定HIV自身保持活躍或者休眠狀態(tài)的分子機制。這有望帶來新的治療方案,促使病毒“永不蘇醒”。
相關研究以“A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization”為題發(fā)表在《Cell》期刊。來自于Gladstone研究所的科學家們認為,借助這一最新發(fā)現(xiàn)的機制,HIV可以在活躍、休眠之間找到平衡,從而在不穩(wěn)定的宿主環(huán)境內‘侵奪陣地’。
Gladstone研究所細胞回路中心的主任Leor S. Weinberger表示,這一研究或許還可以解釋其他細胞的命運決策機制,例如干細胞(是繼續(xù)維持干細胞特性還是分化成特定的細胞)。
1.“病毒庫”
HIV一旦入侵人體,就會將其遺傳物質插入到宿主免疫細胞的DNA中,從而迫使宿主細胞完成病毒的復制。然而,一些藏匿的病毒并不會選擇消滅宿主細胞,相反,它們會進入休眠狀態(tài)。這一“病毒庫”可以潛伏很長的時間。
目前的艾滋病治療策略可以有效減少體內活躍病毒的數(shù)量,但是,卻不擅長對抗?jié)摲陌滩《?。所以,一旦治療停止,休眠的病毒極容易卷土重來。這也是艾滋病尚且不能治愈的關鍵原因之一。
在之前的研究中,Leor S. Weinberger團隊發(fā)現(xiàn),潛伏的HIV“并非偶然”,而是一種深思熟慮的“生存策略”。
這一策略對于病毒而言有“進化優(yōu)勢”,因為HIV最初進入人體的位置,并沒有多少免疫細胞可供它入侵。如果此時病毒全部激活并消滅免疫細胞,就不會有剩余的免疫細胞用于繼續(xù)感染。
2.HIV利用“基因表達噪聲”
休眠的病毒庫一旦進入有更多目標細胞的組織區(qū)域,會“蘇醒”從而確保更大的存活機會和持續(xù)的感染。Leor S. Weinberger團隊發(fā)現(xiàn),HIV維持這一選擇(活躍or休眠)依賴于細胞內一個正?,F(xiàn)象——“基因表達的隨機波動”(random fluctuations in gene expression,也稱噪聲)。
正是因為“噪聲”的存在,兩個遺傳物質完全相同的細胞在同一蛋白表達上會出現(xiàn)量的不同。這一差異足以影響細胞的功能和命運。
HIV在宿主細胞內的表達機制屬于“選擇性連接”(alternative splicing),一種能夠讓HIV剪切遺傳物質、并隨機組合的機制。
3.低效的基因連接
在最新的研究中,研究人員觀察了HIV感染的單個細胞。他們發(fā)現(xiàn),病毒能夠用一種選擇性連接的方式控制基因表達的噪聲,從而決定宿主細胞的命運——是處于活躍狀態(tài)還是休眠狀態(tài)。
而且,這一連接模式發(fā)生在轉錄后,且非常低效,以便HIV更好地控制保持活躍與否的決策。如果HIV連接機制效率增加,反而會產(chǎn)生更少的活性病毒。
研究人員認為,借助這一機制,提高HIV連接效率,就有機會將將HIV一直維持在休眠狀態(tài),從而遏制住病情。這將是對抗艾滋病的不同思路。
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