顶尖学术期刊《细胞》在线发表了一篇关于病毒的最新论文,揭示了病毒的一个全新特性:一支跨国科研团队发现,病毒会把自己的基因与人类基因拼接在一起,产生同时带有病毒和人类遗传信息的未知融合蛋白!

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严格来说,病毒基因与人类基因发生融合,并不是一件新鲜事。毕竟病毒没有细胞结构,无法合成自己复制所需的蛋白质。因此,它们必须利用宿主细胞自带的系统来生产蛋白。而它们的做法,就是将自己的mRNA与宿主的mRNA进行融合。

关于这一套流程,科学家们已经研究得比较透彻了。以流感病毒为例,通过一种叫做“cap-snatching”的方法,它能从宿主的mRNA处“抢夺下”5′端的帽状结构,贴在自己的mRNA前。这样,病毒就能欺骗细胞,让它们生产病毒的关键蛋白。

▲Cap-snatching的分子机制(图片来源:参考资料[1])

几十年来,人们一直以为,这种宿主-病毒融合的mRNA,只会翻译出属于病毒的蛋白质。而前面来自宿主的那一部分遗传信息,起到的更多是结构上的作用。

但今天的这篇《细胞》论文发现,我们错了。

研究人员们发现,病毒抢夺过来的,不止是宿主mRNA的5′端帽状结构,还会包括其启动密码子。这一过程也被叫做“start snatching”。因此,细胞的蛋白生产系统,完全有可能从宿主的启动密码子开始翻译。这样一来,整个翻译产生的蛋白质就全乱套了。

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▲一旦从宿主的启动密码子开始翻译,就会产生未知的蛋白(图片来源:参考资料[1])

本研究也证实了这一点。在被流感病毒感染的细胞中,就出现了非常复杂的蛋白翻译情况。研究人员们总结指出,要么在病毒蛋白质的N端前多了一段原本不会被翻译的序列,要么产生了完全在意料之外的全新多肽。
更有意思的是,这些新产生的融合蛋白还能诱导T细胞的反应,可能也与病毒的毒力(virulence)有关。
这种情况可能并不仅限于流感病毒。研究人员们指出,在其他多种人类病毒、动物病毒、甚至植物病毒中,都可能存在这样的现象。

▲本研究的图示(图片来源:参考资料[1])

“为了理解病原体如何对抗宿主,产生感染能力,我们需要清楚地了解病原体会生成哪些蛋白质,它们有什么样的功能,以及它们对毒力的贡献如何。”本研究的通讯作者之一Ivan Marazzi教授说道。
“病毒在分子层面上会控制其宿主。本研究发现了一种全新的控制方法,一些病毒会想尽办法去榨干(宿主内)分子机器的全部潜力。我们的研究集中在流感病毒上,但结果暗示,很多种类的病毒都有可能产生原先未知的基因。”本研究的另一名通讯作者Ed Hutchinson教授补充说道。