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elife:病毒DNA在感染中的作用

日期:2018-09-26 00:23:04 来源: 生物谷 点击:

一项新的研究揭示了一种先前未知的机制,即控制感染细菌的病毒是否会迅速杀死宿主或保持潜伏在细胞内。研究人员表示,eLife杂志报道的这一发现也可能适用于感染人类和其他动物的病毒。

“我第一次发现DNA如何被包装在病毒体内的机制决定了感染过程,”伊利诺伊大学病理学家教授Alex Evilevitch说。

在将DNA注入细胞后,病毒倾向于遵循两种主要途径之一,称为“裂解”或“潜伏”感染。在裂解途径中,病毒DNA迅速占据宿主细胞自身的资源,自己制造数百份拷贝。然后新病毒杀死细胞并继续在其他细胞中重复循环。


(图片来源: Alex Evilevitch and Ting Liu)

然而,潜伏的病毒感染遵循不同的过程:一旦进入细胞内,病毒DNA就会进入宿主基因组。当细胞分裂时,病毒DNA也会复制。只要感染仍然潜伏,在宿主中几乎没有证据。

Evilevitch表示,潜伏性病毒感染的问题在于,在宿主的压力下,病毒会突然转变为裂解性,接管细胞并在疯狂的繁殖后杀死它。

“我们携带的许多病毒感染可能会在很长一段时间内潜伏。有时它们会溶解,当我们出现症状时,”他说。

人类潜伏性病毒感染包括单纯疱疹,水痘带状疱疹,Epstein-Barr,人巨细胞病毒,腺病毒,卡波西肉瘤等。

“了解调节从潜伏状态到裂解状态的转换非常重要,这样我们就可以阻止这些感染蔓延,”Evilevitch说。

许多关于病毒感染动态的研究都集中在保护病毒遗传物质并将其穿梭到感染部位的蛋白质衣壳的结构特征上。 Evilevitch在将病毒DNA分子注射到宿主体内之前,反而研究了它们的压力和应变。

他使用等温滴定量热法,可以测量系统中热能的离散变化,以跟踪感染过程。在之前的一项研究中,他的实验室小组发现病毒感染过程会发热。在这项新研究中,Evilevitch将宿主细菌大肠杆菌暴露于数千个病毒颗粒,然后监测感染进展时发生的热起伏。

他发现,感染同时发生 - 数百种病毒一次性将DNA注入细菌 - 或随机发生,感染以不协调的方式缓慢发生。仔细观察感染前的病毒遗传物质,发现病毒内部包装的DNA往往在同步感染中更像“液体状”,但在随机感染期间更加僵硬。

同步感染与保留宿主的潜伏感染密切相关,而较慢,更随机的感染过程导致杀死宿主的溶解事件。

随着温度的升高,病毒DNA变得更像液体,感染更可能是同步的。 Evilevitch发现,与细胞代谢和生长条件相关的细胞外镁离子浓度的增加也促进了同步感染。

他说,热量使衣壳内的DNA分子更加灵活,减少了它们之间的滑动摩擦。添加带正电荷的离子减少了带负电荷的DNA分子之间的排斥,也使DNA变得更加流动。

“DNA变得更加灵活;它具有更多的流动性,”他说。 “因此,它更有可能被弹出 - 就像牙膏一样从管中流出。但如果它是坚固的,它就会卡在管内。”

Evilevitch说,新发现“对病毒学有益”。

“我们现在明白,包装在病毒内部的DNA的机制直接影响到裂解或潜伏途径的感染方向,”他说。 “我们认为这将有助于我们学习如何控制感染并防止它们变得溶解。它可能会导致新的疗法,以防止感染的传播。” 

资讯出处:Mechanical properties of viral DNA determine the course of infection


原始出处:Alex Evilevitch. The mobility of packaged phage genome controls ejection dynamics. eLife, 2018; 7 DOI: 10.7554/eLife.37345
 

(责任编辑:sgx)

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