一項(xiàng)新的研究揭示了一種先前未知的機(jī)制，即控制感染細(xì)菌的病毒是否會(huì)迅速殺死宿主或保持潛伏在細(xì)胞內(nèi)。研究人員表示，eLife雜志報(bào)道的這一發(fā)現(xiàn)也可能適用于感染人類和其他動(dòng)物的病毒。

 

“我第一次發(fā)現(xiàn)DNA如何被包裝在病毒體內(nèi)的機(jī)制決定了感染過程，”伊利諾伊大學(xué)病理學(xué)家教授Alex Evilevitch說。

 

在將DNA注入細(xì)胞后，病毒傾向于遵循兩種主要途徑之一，稱為“裂解”或“潛伏”感染。在裂解途徑中，病毒DNA迅速占據(jù)宿主細(xì)胞自身的資源，自己制造數(shù)百份拷貝。然后新病毒殺死細(xì)胞并繼續(xù)在其他細(xì)胞中重復(fù)循環(huán)。

 

然而，潛伏的病毒感染遵循不同的過程：一旦進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，病毒DNA就會(huì)進(jìn)入宿主基因組。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，病毒DNA也會(huì)復(fù)制。只要感染仍然潛伏，在宿主中幾乎沒有證據(jù)。

 

Evilevitch表示，潛伏性病毒感染的問題在于，在宿主的壓力下，病毒會(huì)突然轉(zhuǎn)變?yōu)榱呀庑?，接管?xì)胞并在瘋狂的繁殖后殺死它。

 

“我們攜帶的許多病毒感染可能會(huì)在很長一段時(shí)間內(nèi)潛伏。有時(shí)它們會(huì)溶解，當(dāng)我們出現(xiàn)癥狀時(shí)，”他說。

 

人類潛伏性病毒感染包括單純皰疹，水痘帶狀皰疹，Epstein-Barr，人巨細(xì)胞病毒，腺病毒，卡波西肉瘤等。

 

“了解調(diào)節(jié)從潛伏狀態(tài)到裂解狀態(tài)的轉(zhuǎn)換非常重要，這樣我們就可以阻止這些感染蔓延，”Evilevitch說。

 

許多關(guān)于病毒感染動(dòng)態(tài)的研究都集中在保護(hù)病毒遺傳物質(zhì)并將其穿梭到感染部位的蛋白質(zhì)衣殼的結(jié)構(gòu)特征上。 Evilevitch在將病毒DNA分子注射到宿主體內(nèi)之前，反而研究了它們的壓力和應(yīng)變。

 

他使用等溫滴定量熱法，可以測(cè)量系統(tǒng)中熱能的離散變化，以跟蹤感染過程。在之前的一項(xiàng)研究中，他的實(shí)驗(yàn)室小組發(fā)現(xiàn)病毒感染過程會(huì)發(fā)熱。在這項(xiàng)新研究中，Evilevitch將宿主細(xì)菌大腸桿菌暴露于數(shù)千個(gè)病毒顆粒，然后監(jiān)測(cè)感染進(jìn)展時(shí)發(fā)生的熱起伏。

 

他發(fā)現(xiàn)，感染同時(shí)發(fā)生 - 數(shù)百種病毒一次性將DNA注入細(xì)菌 - 或隨機(jī)發(fā)生，感染以不協(xié)調(diào)的方式緩慢發(fā)生。仔細(xì)觀察感染前的病毒遺傳物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)病毒內(nèi)部包裝的DNA往往在同步感染中更像“液體狀”，但在隨機(jī)感染期間更加僵硬。

同步感染與保留宿主的潛伏感染密切相關(guān)，而較慢，更隨機(jī)的感染過程導(dǎo)致殺死宿主的溶解事件。

 

隨著溫度的升高，病毒DNA變得更像液體，感染更可能是同步的。 Evilevitch發(fā)現(xiàn)，與細(xì)胞代謝和生長條件相關(guān)的細(xì)胞外鎂離子濃度的增加也促進(jìn)了同步感染。

 

他說，熱量使衣殼內(nèi)的DNA分子更加靈活，減少了它們之間的滑動(dòng)摩擦。添加帶正電荷的離子減少了帶負(fù)電荷的DNA分子之間的排斥，也使DNA變得更加流動(dòng)。

 

“DNA變得更加靈活;它具有更多的流動(dòng)性，”他說。 “因此，它更有可能被彈出 - 就像牙膏一樣從管中流出。但如果它是堅(jiān)固的，它就會(huì)卡在管內(nèi)。”

 

Evilevitch說，新發(fā)現(xiàn)“對(duì)病毒學(xué)有益”。

 

“我們現(xiàn)在明白，包裝在病毒內(nèi)部的DNA的機(jī)制直接影響到裂解或潛伏途徑的感染方向，”他說。 “我們認(rèn)為這將有助于我們學(xué)習(xí)如何控制感染并防止它們變得溶解。它可能會(huì)導(dǎo)致新的療法，以防止感染的傳播。”