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Cell:在猴子、老鼠身上发现的RetroCHMP3基因有望作

发布时间 2021-10-10

  2021年10月8日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国犹他大学、洛克菲勒大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员确定了在小鼠和猴子身上发现的CHMP3基因变体(即RetroCHMP3)如何干扰HIV病毒和埃博拉病毒等有包膜病毒复制。这种变体导致CHMP3基因编码的蛋白发生改变,破坏了有包膜病毒离开受感染细胞的能力,并阻止它们继续感染其他细胞。这一发现最终可能导致人们开发出新的医学干预措施来自阻止有包膜病毒感染。相关研究结果于2021年9月30日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“RetroCHMP3 blocks budding of enveloped viruses without blocking cytokinesis”。

  通常情况下,一些病毒将自己包裹在细胞膜中,然后通过从宿主细胞中出芽来实现退出。RetroCHMP3基因将这一过程延迟了足够长的时间,以至于病毒无法利用ESCRT途径从宿主细胞中逃出。

  论文共同通讯作者、犹他大学医学院人类遗传学系进化遗传学家Nels Elde博士说,“这是一个意想不到的发现。我们感到惊讶的是,只要稍微放慢我们的细胞生物学,就会使病毒复制失去作用。”

  RetroCHMP3起源于CHMP3(multivesicular body protein 3)基因的一个重复拷贝。虽然一些猴子、小鼠和其他动物有 retroCHMP3或其他变体,但人类只有原始的CHMP3。众所周知,在人类和其他生物中,CHMP3在维持细胞膜完整性、细胞间信号传递和细胞分裂中发挥着关键作用。

  HIV和某些其他病毒劫持了ESCRT途径,使其从细胞膜上出芽并感染其他细胞。基于他们的研究,Elde和他的同事们猜测他们在灵长类动物和小鼠中发现的RetroCHMP3阻止了这种情况的发生,用来防止HIV等病毒和其他病毒性疾病。

  在这一概念的基础上,Elde和其他科学家开始探索CHMP3的变体是否可能作为一种抗病毒药物发挥作用。在其他地方进行的实验室实验中,一种较短的发生改变的的人类CHMP3版本成功地阻止了HIV从宿主细胞中出芽。但是有一个小问题:发生改变后的CHMP3蛋白也破坏了重要的细胞功能,导致细胞死亡。

  与其他科学家们不同的是,Elde和他的同事们手中有来自其他动物的自然发生的CHMP3变体。因此,他们与来自洛克菲勒大学的Sanford Simon以及来自宾夕法尼亚州立大学的Phuong Tieu Schmitt和Anthony Schmitt合作,尝试一种不同的研究方法。

  利用遗传工具,他们诱导人类细胞表达在松鼠猴中发现的 retroCHMP3版本。然后,他们用HIV感染了这些细胞,发现这种病毒很难从细胞中出芽,基本上阻止了它的活动。这一情况的发生并没有破坏可导致细胞死亡的代谢信号或相关的细胞功能。

  论文共同通讯作者、犹他大学医学院生物化学系主任Wesley I. Sundquist博士说,“我们对这项研究感到兴奋,因为我们在前段时间已发现,许多不同的包膜病毒使用ESCRT途径来逃离细胞。我们一直认为这可能是细胞可以自我防御这类病毒的一个点,但我们没有观察到这如何能在不干扰其他非常重要的细胞功能的情况下发生。”

  从进化的角度来看,Elde认为这代表了一种新型的可以迅速产生以保护人们免受短暂威胁的免疫力。

  Elde说,“我们认为诸如HIV和埃博拉病毒之类的有包膜病毒总是用来从宿主细胞中出芽并感染新细胞的ESCRT途径是一个致命弱点。RetroCHMP3改变了这一点,使病毒变得脆弱。展望未来,我们希望从中吸取教训,并利用它来对抗病毒性疾病。”

  论文共同通讯作者、洛克菲勒大学细胞生物物理学教授Sanford Simon博士说,更具体地说,这一教训“提出了这样一种可能性,即减缓这一过程的干预措施可能对宿主来说并不重要,但却为我们提供了一种新的抗逆转录病毒药物。”(生物谷

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