《Nature:揭示人类疱疹病毒通过抑制宿主细胞microRNA产生而重新激活机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2022-05-24
  • 迄今为止,人类已知有八种不同的疱疹病毒。它们在急性感染后都会永久地在体内定居。在某些情况下,它们会从这个休眠阶段苏醒过来,增殖并攻击其他细胞。这种重新激活往往与瘙痒性唇疱疹或带状疱疹等症状有关。

    在进化过程中,大多数疱疹病毒学会了利用小RNA分子,也就是所谓的microRNA,对宿主细胞重编程,使之有利于自己。在一项新的研究中,德国维尔茨堡大学的Bhupesh Prusty和Lars Dölken领导的一个研究团队能够首次证实一种疱疹病毒microRNA作为主调节因子诱导这种病毒的重新激活。他们提出了人类疱疹病毒6(human herpesvirus 6, HHV-6)引发自身重新激活的一种以前未知的细胞机制。相关研究结果发表在2022年5月19日的Nature期刊上,论文标题为“Selective inhibition of miRNA processing by a herpesvirus-encoded miRNA”。

    疱疹病毒重新激活后的问题

    90%以上的人都感染了HHV-6而没有注意到。该病毒可能只有在反复苏醒时才会引起问题。HHV-6重新激活据猜测会损害心脏功能,引起移植器官的排斥反应,并引发多发性硬化症或慢性疲劳综合症等疾病。此外,近期的研究已提示着这种疱疹病毒可能参与了精神分裂症、双相情感障碍和其他神经系统疾病的产生。

    Dölken说,“疱疹病毒如何从休眠状态重新激活是疱疹病毒研究的核心问题。如果我们了解这一点,我们就知道如何进行治疗性干预。”一个此前不为人知的关键是一种名为miR-aU14的病毒microRNA。它是启动HHV-6重新激活的枢纽开关。

    这种病毒microRNA在宿主细胞中的作用

    调节性miR-aU14来自这种病毒本身。一旦它表达,它就会干扰人类microRNA代谢。在这样做的过程中,它选择性地干扰了miR-30家族的几种microRNA的成熟。结果就是这些重要的细胞microRNA不再产生。这反过来影响了一种细胞信号途径,即所谓的miR-30/p53/Drp1轴。通过这一途径,病毒miR-aU14诱导线粒体断裂。这种细胞器不仅对能量产生具有核心重要性,也对防御病毒的信号传输具有核心重要性。

    因此,病毒miR-aU14干扰了I型干扰素---细胞向免疫系统发出病毒存在的信号的信使物质---的产生。由于干扰素的缺失,疱疹病毒HHV-6能够不受干扰地从休眠状态切换到活跃状态。有趣的是,这些作者还能够发现这种病毒microRNA不仅对这种病毒的复制至关重要,而且还直接触发了这种病毒从休眠状态重新激活。

    这些作者如今想要了解这种病毒microRNA启动这种病毒重新激活的确切机制。此外,有初步迹象表明,其他疱疹病毒也可以通过同样的机制重新激活。这可能揭示了防止这些疱疹病毒重新激活的治疗方案。另一个目标是详细了解线粒体断裂的分子后果。

    这项新的研究首次证实一种microRNA可以直接调节其他microRNA的成熟过程。这也开启了新的治疗可能性。人工小RNA可以被设计为专门关闭microRNA家族的个别成员。这类微妙的干预措施直到现在才成为可能。

    参考资料:

    1. Thomas Hennig et al. Selective inhibition of miRNA processing by a herpesvirus-encoded miRNA. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04667-4.

    2. How herpesviruses awaken
    https://medicalxpress.com/news/2022-05-herpesviruses-awaken.html

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/c027e2753721.html
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    • 抗病毒蛋白viperin是人类和其他哺乳动物体内的一种天然存在的酶。已知它对包括西尼罗河病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、狂犬病病毒和HIV在内的许多病毒具有抗病毒作用。在一项新的研究中,来自美国阿尔伯特-爱因斯坦医学院、宾夕法尼亚州立大学和波士顿蛋白质创新研究所的研究人员鉴定出viperin的抗病毒作用机制。这种酶促进三磷酸胞苷(CTP)产生3’-脱氧-3’,4’-二脱氢-CTP(3?-deoxy-3′,4?-didehydro-CTP, ddhCTP)分子。ddhCTP阻止病毒复制它们的遗传物质,因而阻止它们增殖。这一发现可能允许人们开发出诱导人体产生这种分子的药物,并且这些药物可能作为广谱抗病毒疗法加以使用。相关研究结果于2018年6月20日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“A naturally occurring antiviral ribonucleotide encoded by the human genome”。 论文共同作者、宾夕法尼亚州立大学的Craig Cameron教授说,“我们已知viperin通过某种酶活性具有广泛的抗病毒作用,但是其他的抗病毒剂使用不同的方法来阻止病毒。由论文通信作者Tyler Grove和Steven Almo领导的阿尔伯特-爱因斯坦医学院合作者们揭示出viperin催化一种重要的反应,从而导致ddhCTP分子产生。我们在宾夕法尼亚州立大学的团队随后证实了ddhCTP对病毒复制其遗传物质的能力的抑制作用。令人吃惊的是,这种分子的作用方式类似于开发出的用于治疗HIV和HCV等病毒的药物。随着更好地理解viperin如何阻断病毒复制,我们希望能够设计出更好的抗病毒剂。” 病毒通常会劫持宿主的遗传构成单元(building block)来复制它自身的遗传物质,并将核苷酸分子整合到新的RNA链中。这种ddhCTP分子模拟这些核苷酸构成单元,并被整合到病毒基因组中。这些“核苷酸类似物”一旦被整合到病毒的新RNA链中,就会阻止RNA聚合酶向这条RNA新链中添加更多的核苷酸,从而阻止病毒产生它的遗传物质的新拷贝。 市场上销售的大多数核苷酸类似物都是人造的,但是使用这些合成药物往往会产生并发症。鉴于核苷酸被细胞中的许多蛋白和酶所使用,因此核苷酸类似物有很多机会来干扰正常的细胞功能。然而,与当前的许多药物不同的是,ddhCTP是由人类和其他哺乳动物的细胞编码的。分子ddhCTP似乎没有任何意想不到的靶标。因此,这些研究人员猜测这种化合物在人体内的天然来源使得它肯定是无毒的。 为了验证ddhCTP的有效性,这些研究人员发现这种分子抑制登革热病毒、西尼罗河病毒和寨卡病毒中的RNA聚合酶,这些病毒都属于一组称为黄病毒的病毒。他们随后研究了这种分子是否阻止了寨卡病毒在活细胞中的复制。 论文共同作者、宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学助理教授Joyce Jose说,“这种分子抑制三种不同的寨卡病毒毒株复制。它同样有效地抑制1947年的原始寨卡病毒毒株和2016年近期爆发流行病的两种寨卡病毒毒株。这是特别令人兴奋的,这是因为已知目前没有治疗寨卡病毒的药物。这项研究突出了针对ddhCTP等天然化合物的一个新的研究途径,这些天然化合物可能用于未来的治疗。” 总之,这些结果表明ddhCTP对各种黄病毒具有有希望的抗病毒作用。然而,人鼻病毒和脊髓灰质炎病毒(属于细小RNA病毒)中的RNA聚合酶对ddhCTP并不敏感。这些研究人员计划研究这些病毒的RNA聚合酶结构,以便更好地理解为什么黄病毒对ddhCTP敏感,而这项研究中测试的细小RNA病毒对ddhCTP不敏感。这项研究还可能提供对黄病毒如何可能对这种分子产生抵抗性提供新的认识。
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