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研究者们破解了一个包括普通感冒和脊髓灰质炎病毒在内的一大群病毒的感染密码。直到现在科学家们还没有注意到这个密码,它被隐藏在眼前这个组成这一类病毒基因组的RNA序列当中。
一篇发表在美国国家科学院(PNAS)早期版本上的来自利兹和约克大学的论文解开了它的含义并且发现干扰这一密码可以破坏病毒的组装。阻止病毒组装可以阻止它运作从而预防疾病。
利兹大学生命科学院生物化学系主持这一研究的Peter Stockley教授说:“如果你认为这是分子战争,那么这些就是允许病毒自身有效部署的加密信号。现在,对于这一类病毒,我们已经发现了‘英格玛机’,编码系统在对我们隐藏这些信号。我们已经表明,我们不仅可以阅读这些信息,还可以干扰和阻止病毒的部署”。
单链RNA病毒是最简单的病毒类型,它们可能最早进化。但是它们仍然是最具破坏性的病原体。
每年引起普通感冒的Rhinovirus病毒感染比其他感染剂加起来的感染次数(10亿例)都多。而引起急性感染的chikungunya和蜱虫脑炎病毒来自同一个古老家族。
其它单链RNA病毒还包括丙型肝炎病毒,艾滋病毒和冬天呕吐虫诺如病毒。
这一突破是三个阶段的研究结果。
2012年,利兹大学的研究人员从单分子水平上发现单链RNA病毒组装在病毒外壳以内的核心,这是一个了不起的过程,因为核心首先必须正确折叠并放入病毒保护性的蛋白质外壳。病毒可以在毫秒内解决这个刁钻的问题。研究者们下一个挑战是找出病毒如何做到。
约克大学的数学家Eric Dykeman和Reidun Twarock教授,为利兹的团队工作,设计了数学算法用于破译负责这一过程的密码并建立了编码系统的计算机模型。
最新的研究中,两个团队解开了密码。一个团队利用单分子荧光光谱发现密码被烟草卫星坏死病毒使用,这是一种植物单链RNA病毒。
Roman Tuma博士,利兹大学生物物理学读者说:“几十年来,我们已经了解RNA病毒携带遗传信息并编码病毒蛋白,但我们不知道,隐藏在我们所用的字母中表达遗传信息,是掌管病毒组装的第二套代码。这就像在一个普通的新闻报道中找到了一个秘密信息,然后可以破译它背后的整个编码系统。
文章还说:这也表明我们可以设计分子干扰代码,使其无效从而阻止病毒组装。
Reidun Twarock教授说:“英格玛机的比喻是恰当的。第一个发现指出某种编码系统的存在,所以我们开始用新的专门设计的计算方法开始解密它神秘的支撑方式。我们发现多个分散的模式以一种复杂的令人难以置信的机制工作。我们最终分拣出这些信息并证明那些计算机模型适用于真正的病毒信息。
下一步将研究扩大到动物病毒。研究人员相信,他们的单分子检测和计算机模型相结合为药物发现提供了新途径。
这项研究由英国生物技术和生物科学委员会(BBSRC)和物理科学与工程研究委员会(EPSRC)资助。Twarock教授的皇家信托高级研究奖学金以及Dykeman博士的Leverhulme早期职业信托奖学金也资助了研究。