子科生物報(bào)道：病毒在人類體內(nèi)繁衍了數(shù)萬年，進(jìn)化到利用細(xì)胞機(jī)制在我們體內(nèi)復(fù)制和生存。有些甚至可以在沒有任何癥狀的情況下溜過我們的防御并侵入。

甲型肝炎病毒在這方面表現(xiàn)突出。這種具有高度傳染性的病毒可引起嚴(yán)重的肝臟炎癥，已演變?yōu)橥ㄟ^人與人之間的密切接觸或通過受污染的食物和水傳播。盡管自20世紀(jì)90年代以來已經(jīng)有了一種優(yōu)秀的疫苗，但自2016年以來，美國已有4.5萬例甲型肝炎確診病例，導(dǎo)致424人死亡。

長期以來，科學(xué)家們一直試圖分解甲型肝炎病毒，以了解其內(nèi)部工作原理及其在人體中的功能。醫(yī)學(xué)博士斯坦利·萊蒙（Stanley M. Lemon）是醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)和免疫學(xué)教授，也是北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院全球健康與傳染病研究所的成員，自20世紀(jì)80年代以來，他一直在研究正鏈RNA病毒，比如導(dǎo)致甲型肝炎的病毒。

“你可以說，甲型肝炎病毒比我們更了解肝細(xì)胞的內(nèi)部，”萊蒙說，他是美國國家科學(xué)院和北卡羅來納大學(xué)萊恩伯格綜合癌癥中心的成員?！巴ㄟ^研究甲型肝炎，我們慢慢地了解了更多關(guān)于細(xì)胞反應(yīng)、免疫系統(tǒng)，甚至是我們不知道的癌癥的一些方面?！?/p>

新發(fā)現(xiàn)的感染伙伴

萊蒙最近的研究重點(diǎn)是病毒如何有策略地進(jìn)入肝細(xì)胞，并接管細(xì)胞的內(nèi)部機(jī)制來復(fù)制其基因組。

萊蒙與他在北卡羅來納大學(xué)萊因伯格綜合癌癥中心和北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的同事Nat Moorman博士、You Li博士、Xian Chen博士、Jason Whitmire博士和Joseph Alex Duncan博士合作，發(fā)現(xiàn)了一種鮮為人知的蛋白質(zhì)pdgfa相關(guān)蛋白1 （PDAP1）被甲型肝炎病毒用作復(fù)制和感染肝臟細(xì)胞的“卒”。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

研究人員通過針對(duì)19000多個(gè)人類基因的CRIPSR篩選確定了PDAP1。在北卡羅來納大學(xué)基因治療中心的幫助下，萊蒙和他的同事們排除了大多數(shù)在甲型肝炎感染中不重要的基因。它們只剩下病毒復(fù)制所需的40多個(gè)基因（以及它們編碼的蛋白質(zhì)）。

在這些基因中，PDAP1因沒有已知的功能而脫穎而出。由于好奇它在甲型肝炎感染中的作用，萊蒙和同事們深入研究了當(dāng)前的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)只有十幾篇先前的研究論文提到了這種蛋白質(zhì)。這些研究表明，PDAP1與胃腸道癌癥和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤有關(guān)，但人們對(duì)這種蛋白質(zhì)的功能以及PDAP1如何與病毒合作促進(jìn)感染知之甚少。

德國柏林Max delbrck分子醫(yī)學(xué)中心的Verónica Delgado-Benito撰寫的一篇論文表明，PDAP1對(duì)于維持免疫細(xì)胞的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)至關(guān)重要，免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗體來對(duì)抗感染和疾病。當(dāng)Delgado-Benito在實(shí)驗(yàn)室中從細(xì)胞中移除PDAP1時(shí)，免疫細(xì)胞因壓力而死亡，無法產(chǎn)生抗感染抗體。這引起了研究小組的興趣。

利用肝臟的應(yīng)激反應(yīng)

“綜合應(yīng)激反應(yīng)”的作用很像颶風(fēng)中的發(fā)電機(jī)，使細(xì)胞幾乎不能正常工作，直到它能從應(yīng)激源中恢復(fù)并恢復(fù)全部功能。當(dāng)代謝出錯(cuò)或被感染時(shí)，肝細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷細(xì)胞壓力。為了保存能量和生存，肝細(xì)胞關(guān)閉了大部分蛋白質(zhì)的生產(chǎn)，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)一些特殊的生存蛋白質(zhì)來保持細(xì)胞的存活。

研究小組的初步實(shí)驗(yàn)表明，甲型肝炎病毒在感染和誘導(dǎo)肝細(xì)胞應(yīng)激后，已經(jīng)學(xué)會(huì)了利用這種特殊的蛋白質(zhì)生產(chǎn)程序來制造自己的蛋白質(zhì)。Lemon和他的同事決定進(jìn)一步探索這一機(jī)制。

通常，研究人員可以通過從細(xì)胞中移除成分來了解細(xì)胞過程，看看發(fā)生了什么（或沒有發(fā)生什么）。為了探索PDAP1在甲型肝炎和綜合應(yīng)激反應(yīng)中的作用，研究小組首先使用一種稱為CRISPR-Cas9的分子“剪刀”從培養(yǎng)的肝細(xì)胞中“敲除”或移除PDAP1。他們還在甲型肝炎小鼠模型中刪除了PDAP1基因。

當(dāng)暴露于病毒時(shí)，缺乏PDAP1的肝細(xì)胞無法支持其復(fù)制。這些小鼠對(duì)甲型肝炎感染也有完全的抵抗力。沒有PDAP1，病毒就不能利用這種蛋白質(zhì)在應(yīng)激反應(yīng)中的作用，也不能產(chǎn)生自身復(fù)制所必需的蛋白質(zhì)。

與這一發(fā)現(xiàn)相關(guān)的是研究人員對(duì)綜合應(yīng)激反應(yīng)的新理解。當(dāng)暴露于毒素時(shí)，缺乏PDAP1的小鼠無法對(duì)壓力產(chǎn)生通常的反應(yīng)。缺乏pdap1的肝細(xì)胞開啟了負(fù)責(zé)綜合應(yīng)激反應(yīng)的基因，但不能產(chǎn)生它們編碼的蛋白質(zhì)。這些結(jié)果表明，PDAP1在應(yīng)激肝細(xì)胞的存活中起著至關(guān)重要但此前未知的作用。

這兩項(xiàng)主要發(fā)現(xiàn)使研究人員得出結(jié)論，PDAP1不僅是甲型肝炎病毒復(fù)制的棋子，而且在維持肝細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞蛋白的能力方面也起著關(guān)鍵作用，而這些細(xì)胞蛋白是在嚴(yán)重的代謝或感染壓力下生存所必需的。

萊蒙說：“我們現(xiàn)在知道，這種蛋白質(zhì)是細(xì)胞在壓力條件下用來表達(dá)特定蛋白質(zhì)子集的特殊程序的一部分?！薄凹仔透窝卓梢源蹔Z這個(gè)程序——這個(gè)蛋白質(zhì)——來制造自己的蛋白質(zhì)來復(fù)制并成功感染肝細(xì)胞。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們敲除PDAP1時(shí)，這種病毒就不能再利用這種特殊的程序，也不能在肝臟內(nèi)復(fù)制或引起炎癥。”

PDAP1，傳染病和癌癥

隨著人們對(duì)PDAP1及其在綜合應(yīng)激反應(yīng)中的作用的了解越來越多，Lemon希望研究過度應(yīng)激期下蛋白質(zhì)產(chǎn)生和細(xì)胞存活的細(xì)胞生物學(xué)家能夠注意到這些新發(fā)現(xiàn)，并更廣泛地研究PDAP1。

由于綜合應(yīng)激反應(yīng)是細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，管理細(xì)胞死亡和生存之間的平衡，因此它經(jīng)常被癌細(xì)胞利用來促進(jìn)它們的增殖。這項(xiàng)最新的研究表明，通過研究病毒的工作原理，研究人員不僅可以了解與傳染病有關(guān)的細(xì)胞機(jī)制，還可以了解與代謝疾病和癌癥有關(guān)的細(xì)胞機(jī)制。