图注:尼帕病毒 [来源:Kateryna Kon/科学图片库/盖蒂图片社]
发表于《科学》(Science)、题为《全病毒组泛素连接酶筛选揭示多样化免疫逃逸机制》的最新研究中,哈佛医学院(HMS)的研究人员阐明了病毒劫持细胞内垃圾清除系统以逃避免疫攻击的机制。
本研究采用了开放阅读框组(ORFeome)工具,可大幅拓展病毒蛋白的研究规模,有望加快病毒学基础研究进展,为新型疫苗和抗新发病原体疗法的研发提供依据。
“该文库以前所未有的规模揭示了病毒对人细胞的调控方式”,本研究通讯作者、哈佛医学院遗传学与医学教授Stephen Elledge博士表示,“我们认为这将改变病毒学过去一次仅研究一种病毒的模式,可实现对病毒演化产生的共有策略及特殊创新机制的挖掘,为理解新发病毒威胁提供强有力的新基础。”
开放阅读框组及其他开放阅读框(open reading frame, ORF)文库因编码蛋白的DNA序列——开放阅读框得名。既往其他团队构建的病毒ORF文库多聚焦于单一病毒或病毒科,仅包含100~200条序列。本研究构建的新型开放阅读框组包含约13000条实体DNA序列(即构建体),可编码来自513种不同病毒的约9000种蛋白,覆盖安第斯汉坦病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒等多种病原体。
“目前大多数病毒尚未得到详细研究,但演化已经为我们完成了无数次实验。该文库为我们提供了读取整个病毒界演化实验结果的途径”,同时为霍华德·休斯医学研究所(HHMI)研究员的Elledge补充道。
研究团队为每个开放阅读框添加了遗传条形码,使研究人员可同时对全部13000条开放阅读框开展研究。
“我们可将这些序列导入细胞群体,分析哪些序列会促进或抑制细胞生长等科学问题,实验结束后即可通过条形码对对应的序列进行鉴定”,哈佛医学院博士后研究员、本研究共同作者Colin O’Leary博士表示,“此前尚未实现针对病毒蛋白的此类大规模遗传筛选。”
研究团队将向科研界免费开放该开放阅读框组。Elledge及其同事采用了灵活的设计方案,可适配其他模式系统及各类实验。
研究团队在三种细胞类型中开展了遗传筛选,寻找可影响细胞增殖、抑制细胞抗原呈递(进而阻断免疫激活杀伤效应)、或拮抗干扰素作用的病毒蛋白。筛选结果共发现超过700种病毒蛋白至少可发挥上述一种功能。
本研究为设计既可以抑制病毒活性、又不影响细胞正常功能的药物提供了新的方向。
专业注释
- 泛素连接酶:介导蛋白质泛素化修饰、调控蛋白降解的关键酶
- 开放阅读框(ORF):基因组中可编码蛋白质的DNA序列
- 抗原呈递:细胞将抗原肽递呈给免疫细胞启动免疫应答的过程