當(dāng)HIV病毒感染細(xì)胞時(shí)，它需要作出一個(gè)決定：它是處于活躍狀態(tài)并開(kāi)始增殖，還是處于不活躍狀態(tài)，潛伏在細(xì)胞中。
HIV從保持活躍狀態(tài)和休眠狀態(tài)（或者說(shuō)潛伏狀態(tài)）中受益。這種活躍狀態(tài)允許這種病毒擴(kuò)散并感染更多細(xì)胞，而這種潛伏狀態(tài)能夠允許這種病毒通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間潛伏存活下來(lái)。盡管處于活躍狀態(tài)的HIV病毒能夠被抗病毒藥物殺死，但是處于潛伏狀態(tài)的HIV病毒等待時(shí)機(jī)，并在患者停止服用藥物時(shí)快速地被重新激活。鑒于這種潛伏的病毒無(wú)法通過(guò)目前的療法加以治療，因此它代表著治愈HIV感染的一個(gè)主要障礙。
美國(guó)格拉斯通研究所細(xì)胞電路中心主任Leor S. Weinberger教授及其研究團(tuán)隊(duì)之前就已證實(shí)HIV通過(guò)利用基因表達(dá)的隨機(jī)波動(dòng)產(chǎn)生這兩種類型的感染。
Weinberger實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Maike Hansen說(shuō)，“即使兩個(gè)細(xì)胞在基因上是相同的，其中的一個(gè)細(xì)胞能夠產(chǎn)生大量的蛋白，而另一個(gè)細(xì)胞能夠產(chǎn)生更小數(shù)量的蛋白。這些隨機(jī)的波動(dòng)，被稱作噪聲（noise），能夠決定著細(xì)胞的命運(yùn)和功能。HIV利噪音產(chǎn)生活躍的病毒和潛伏的病毒。”
為了表達(dá)基因，HIV使用了一種被稱作選擇性剪接的機(jī)制，這種機(jī)制允許這種病毒切割它的基因組片段，并以不同的組合組裝它們。通過(guò)觀察單個(gè)細(xì)胞隨著時(shí)間的推移發(fā)生的變化，這些研究人員發(fā)現(xiàn)HIV劫持一種奇特的剪接方式來(lái)調(diào)節(jié)隨機(jī)的噪音。這種對(duì)噪音的調(diào)節(jié)決定著這種病毒是否穩(wěn)定地保持活躍或潛伏。
Hansen 補(bǔ)充道，“我們發(fā)現(xiàn)HIV利用一種特別低效的剪接形式來(lái)控制噪音。令人吃驚的是，如果這種機(jī)制有效地發(fā)揮作用，那么它會(huì)產(chǎn)生更少的活躍病毒。盡管一種效率低下的過(guò)程看似浪費(fèi)能源，但是HIV實(shí)際上能夠更好地控制它作出保持活躍狀態(tài)的決定。”
在一項(xiàng)新的研究中，Weinberger團(tuán)隊(duì)通過(guò)將數(shù)學(xué)建模、成像和遺傳學(xué)方法相組合，證實(shí)這種類型的選擇性剪接發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后。在轉(zhuǎn)錄期間，DNA中的遺傳信息被復(fù)制到被稱作RNA的分子中。在此之前科學(xué)家們認(rèn)為剪接與轉(zhuǎn)錄同時(shí)發(fā)生。這項(xiàng)新的研究代表著轉(zhuǎn)錄后剪接（post-transcriptional splicing）的首個(gè)功能。相關(guān)研究結(jié)果于2018年5月10日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization”。
這項(xiàng)研究證實(shí)HIV有目的地保存一種非常低效的過(guò)程，而且通過(guò)校正它，科學(xué)家們可能顯著地破壞這種病毒。這些發(fā)現(xiàn)可能揭示出用于開(kāi)發(fā)新的HIV治愈策略的之前未被探究的靶標(biāo)。
Weinberger說(shuō)，“這種剪接回路（splicing circuit）可能在治療上給我們提供一種以不同方式攻擊這種病毒的機(jī)會(huì)。有一段時(shí)間以來(lái)，有人建議將HIV鎖定在潛伏狀態(tài)并阻止它再次激活，但如何做到這一點(diǎn)仍然是不清楚的。”
人們?nèi)缃窨赡芡ㄟ^(guò)利用這種病毒的剪接回路持續(xù)地迫使HIV進(jìn)入潛伏狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)這種“鎖定和阻斷”療法。
通過(guò)揭示出一種新的基本機(jī)制，這項(xiàng)研究在生物學(xué)中也具有更廣泛的意義。低效地剪接可能在10%——20％的基因中發(fā)生。因此，一般而言，這種剪接回路可能被用來(lái)讓基因表達(dá)中的隨機(jī)波動(dòng)最小化，并且可能解釋著如何讓其他的生物學(xué)決策保持穩(wěn)定。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
Maike M.K. Hansen, Winnie Y. Wen, Elena Ingerman et al. A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization. Cell, Published online:May 10, 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.04.005
來(lái)源：生物谷
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