为了疯狂感染,这些病毒竟然掌握了监视细胞的能力
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病毒通常被认为结构极为简单,如果不借助其他生物的细胞,甚至根本活不下去。然而,这些无法自力更生的小小病毒,发展出了充分利用所在环境为自己谋利的高超能力。
就拿一类专门感染细菌的病毒(也叫噬菌体)来说,发表于《微生物学前沿》(FrontiersinMicrobiology)的一项新研究刚刚发现,它们竟然能够监视宿主细胞的状态,从而决定什么时候该按兵不动,什么时候更适合疯狂复制并冲破细胞,以便感染更多的细菌。
马里兰大学巴尔的摩郡分校(UMBC)的科学家研究的噬菌体专门感染一类会长菌毛或鞭毛的细菌。
比如研究人员最先观察的柄杆菌属(Caulobacterales)细菌有两种不同的形态,一种形态长有细长的菌毛或鞭毛,并借助毛毛自由游动;另一种形态没有菌毛或鞭毛,此时它们附着在物体表面。研究人员介绍说,这些柄杆菌属细菌通常生活在营养贫瘠的环境中,广泛分布,但是当它们找到一个适合生长的好地方,就会变成后一种形态开始增殖,从而产生大量细胞群。
而感染这种细菌的噬菌体似乎就很会看准时机,利用细菌大量繁殖的机会,冲出细胞,以便感染周围尽可能多的细菌。
那么,噬菌体是如何掌握时机的呢?研究人员发现,细菌细胞里表达一种叫CtrA的蛋白,这种蛋白控制着细胞何时产生菌毛或鞭毛,并且其蛋白水平在细胞周期内上下波动。而噬菌体的基因组中竟然留出了一大片区域能够与CtrA蛋白相结合,这些结合位点意味着噬菌体能够监测细菌细胞内的CtrA水平。
首次发现这种噬菌体病毒具有CtrA的结合位点,由此监测CtrA在宿主细菌中的表达,以便决定是否要大量复制并离开细胞(图片来源:参考资料〔2〕;Credit:TagidedeCarvalhoUMBC)
更关键的是,病毒的这种监视能力还不止是某一种噬菌体的独门本事。研究团队通过详细的基因组分析发现,许多不同类型的噬菌体都具有CtrA蛋白结合位点,而这些噬菌体感染的细菌宿主也都会长菌毛或鞭毛。显然,这不是巧合。
研究负责人IvanErill教授认为,感染不同细菌的不同噬菌体很可能在演化过程中多次开发出了监测CtrA水平的能力,这种趋同进化,也说明病毒掌握的这种生存技能非常奏效。因此,研究人员进一步推测,除了感染细菌的病毒外,不能排除感染其他生物甚至人类的病毒也有类似的监测能力。
我们所知道的关于噬菌体的一切,以及它们开发的每一种进化策略,都已被证明可以转化到感染植物和动物的病毒身上,Erill教授补充说。这几乎是理所当然的。因此,如果噬菌体正在监视它们的宿主,影响人类的病毒肯定也能这样做。例如,为了优化其生存和复制策略,动物病毒可能想知道它所在的组织类型,或者宿主对其感染的免疫反应有多强。
虽然也许病毒听起来变得更可怕了,但知己知彼百战不殆,研究人员指出,利用这些新发现我们可以开发新疗法。如果我们要开发一种抗病毒药物,你又知道了病毒正在监测某个特定信号,那么也许我们就能设法欺骗病毒了。
参考资料:
〔1〕Newresearchfindsthatvirusesmayhaveeyesandearsonus。RetrievedSep。26,2022fromhttps:phys。orgnews202209viruseseyesears。html
〔2〕EliaMascoloetal,ThetranscriptionalregulatorCtrAcontrolsgeneexpressioninAlphaproteobacteriaphages:Evidenceforalyticdefermentpathway,FrontiersinMicrobiology(2022)。DOI:10。3389fmicb。2022。918015
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