埃博拉病毒毒株的毒力似乎與形成其核衣殼的蛋白質的無序程度內在相關。計算分析顯示,導致埃博拉最致命爆發的毒株的內在蛋白質無序水平明顯高於毒力較弱的毒株,這一發現可能構成理解該病原體行為的重大突破。
自 2013 年底以來,持續不斷的埃博拉疫情已在全球造成超過 27,000 例確診、疑似和可能病例,以及超過 11,000 例死亡,造成的傷亡人數遠遠超過了其他所有疫情的總和。目前尚無針對埃博拉感染引起的出血熱的有效治療方法或疫苗;然而,自 1976 年首次爆發以來,已出現毒力差異極大的病毒毒株,死亡率從 25% 到 90% 不等。
為了解釋這種致命性的巨大差異,來自新加坡 Goh's BioComputing 的研究人員 Gerard Goh、來自美國印第安納大學醫學院的 Keith Dunker 和來自美國南佛羅里達大學的 Vladimir Uversky,透過計算研究了不同埃博拉病毒毒株的毒力與其預測的蛋白質結構之間的聯絡。該研究小組發現,包裹病毒遺傳物質的固有無序蛋白 (IDP) 似乎起著重要作用,無序程度的增加與毒力的增強相關。
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Goh 說:“對埃博拉病毒毒力的分子決定因素的發現一直難以捉摸,我們希望我們的研究能夠成為一個轉折點。我們的發現似乎表明,秘密在於核衣殼,或者更具體地說,在於它的無序性。”
IDP 與其他蛋白質的區別在於它們至少部分缺乏固定的三維結構。儘管它們的出現早在 50 多年前就被提出,但直到最近生物資訊學的出現,IDP 在許多生物過程中的重要性才得到認可。“在這種情況下,蛋白質的無序性越高,病毒就越容易接管宿主的機制,因為它能更隨意地結合 RNA、DNA 和蛋白質,”Goh 說。
“據我所知,這是第一項試圖建立——並且確實建立——病毒致病性與病毒內在無序程度之間關係的研究,”法國 AFMB 實驗室結構無序和分子識別小組負責人、病毒學背景下 IDP 作用的專家 Sonia Longhi 評論道。她建議下一步應該研究這些無序蛋白質與宿主蛋白質的特定相互作用。
“根據我們的研究結果,任何人都可以很容易地提出各種新的埃博拉病毒疫苗開發策略,”Goh 說。“此外,我們的模型允許我們深入瞭解病毒的進化方式,尤其是在流行期間。” 他展望了這些發現帶來的其他機會,包括開發用於癌症治療的溶瘤病毒的機會。“眾所周知,所有病毒都會擾亂癌細胞的訊號,因為它們使用相同的訊號通路,並且病毒已經被用於治療癌症。一旦我們完全瞭解如何‘解除’埃博拉病毒的武裝,我們的研究就向我們展示瞭如何讓病毒快速繁殖。”