能使病毒“隱身”的基因：超過閾值才會(huì)被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)

北京時(shí)間12月5日消息，免疫系統(tǒng)能有效保護(hù)我們免受周圍環(huán)境中病原體的侵襲，但是，所有系統(tǒng)都會(huì)有美中不足的地方。

在發(fā)表于11月29日《PLOS生物學(xué)》(PLOS Biology)的一項(xiàng)新研究中，研究者描述了一個(gè)能使病毒免于被免疫系統(tǒng)探測到的基因，而該基因原本具有保護(hù)身體免受自體免疫性疾病(人體內(nèi)的異常免疫反應(yīng)攻擊正常細(xì)胞)傷害的功能。至于最終的結(jié)果如何，取決于有多少病毒試圖進(jìn)入人體。

這個(gè)基因被稱為ADAR1，可以保護(hù)身體免受大量病毒的侵害，但研究人員發(fā)現(xiàn)，如果病毒的數(shù)量很少，那ADAR1基因就會(huì)“邀請”它們進(jìn)入體內(nèi)。

ADAR1基因及其編碼的蛋白質(zhì)能夠發(fā)現(xiàn)并解開雙鏈的RNA，使其變成單鏈的形式，從而保護(hù)身體免受自體免疫性疾病的攻擊。RNA可以以單鏈和雙鏈的形式存在，在人體內(nèi)起著多種作用。

研究作者、美國明尼蘇達(dá)州梅奧醫(yī)院的生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授羅伯托·卡塔內(nèi)奧(Roberto Cattaneo)表示，目前還不清楚為什么雙鏈RNA能在一開始就激活免疫系統(tǒng)，或許這可以追溯到地球早期生命的起源。

一種理論認(rèn)為，原始的細(xì)胞僅將RNA作為遺傳物質(zhì)。然而，最終細(xì)胞選擇了DNA，而絕大多數(shù)病毒開始編碼RNA中的遺傳信息。并不是所有病毒都使將遺傳信息儲存在RNA中，有些采用的是DNA。卡塔內(nèi)奧說：“因此，細(xì)胞開始建立起一種先天的免疫系統(tǒng)，通過將雙鏈RNA識別為入侵者的方式來保護(hù)自己。”

當(dāng)ADAR1基因出現(xiàn)缺陷時(shí)，它就不能將身體產(chǎn)生的某些雙鏈RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂淩NA。這些雙鏈RNA就會(huì)激起免疫系統(tǒng)的反應(yīng)，導(dǎo)致影響嬰兒的自身免疫紊亂，即Aicardi-Goutiéres綜合征。根據(jù)美國國家衛(wèi)生研究院(NIH)的介紹，這種嚴(yán)重的紊亂會(huì)導(dǎo)致大腦、免疫系統(tǒng)和皮膚出現(xiàn)問題。然而，卡塔內(nèi)奧指出，“患有這種蛋白質(zhì)缺陷的患者實(shí)際上能很好地對抗病毒”。

在實(shí)驗(yàn)室中，研究團(tuán)隊(duì)使用了強(qiáng)大的基因編輯工具CRISPR-CAS9將人類細(xì)胞中的ADAR1基因剔除，同時(shí)以其他基因完整的細(xì)胞作為對照。接下來，他們用不同數(shù)量的麻疹病毒感染這些細(xì)胞。麻疹病毒將遺傳信息儲存在RNA中，盡管它們通常產(chǎn)生的是單鏈RNA，但偶爾也會(huì)出錯(cuò)，產(chǎn)生一些雙鏈的拷貝。研究團(tuán)隊(duì)還用攜帶較多雙鏈RNA的變異麻疹病毒對兩種細(xì)胞進(jìn)行感染，觀察它們的反應(yīng)。

他們發(fā)現(xiàn)，在剔除掉ADAR1基因的細(xì)胞里，即使很少量的雙鏈病毒RNA都能激活免疫系統(tǒng)。正如預(yù)期的那樣，ADAR1基因功能正常的細(xì)胞對雙鏈RNA進(jìn)行了編輯。研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些細(xì)胞中，激活免疫系統(tǒng)警報(bào)的閾值大約是1000個(gè)雙鏈病毒RNA片段。只有超過這一閾值，免疫系統(tǒng)才會(huì)注意到病毒。

麻疹病毒并不是唯一能夠劫持免疫系統(tǒng)的病毒。卡塔內(nèi)奧表示，他希望接下來能確定其他病毒激活免疫系統(tǒng)的閾值，比如黃熱病病毒和基孔肯雅病毒，二者都是通過蚊子傳播的。修改閾值或許幫助研究者獲得新的抗病毒治療方案。