PNAS：身體如何對抗病毒？

日期：2014-04-24 08:52:22

最近，維也納大學Max F. Perutz實驗室(MFPL)和維也納醫科大學、連同瑞士蘇黎世理工學院（ETH Zurich）的科學家們已經證明，雙鏈RNA（如病毒的遺傳信息）如何被擋在細胞核外面。在對抗病毒感染的免疫反應過程中，RNA編輯酶ADAR1從細胞核移動到周圍的細胞質中。在那里它能夠修改病毒RNA來抑制病毒的復制。但是人類基因組是如何防止病毒RNA不慎進入細胞核呢？目前，來自維也納和蘇黎世的研究小組進行的這項研究，首次揭開了這個問題，相關研究結果以長篇論文形式（PNAS Plus）發表在2014年4月21日的《PNAS》。

人類免疫系統：防御病菌

我們經常會接觸細菌和病毒。幸運的是，我們的身體已經建立了一套機制——免疫系統——來防御和對抗這些攻擊。病毒是不能在宿主細胞外生存的小微粒。一旦進入人體內，它們就將其遺傳物質釋放到我們細胞中來進行復制。這是身體免疫系統的一個攻擊點：RNA編輯酶，以一種方式對病毒遺傳物質進行化學修飾，使其不能產生新的病毒微粒。

ADAR1——對抗病毒的免疫學武器

ADAR1是參與抗病毒免疫反應的一種酶。它通常位于細胞核中，但是一旦發生感染，ADAR1就會重新遷移到細胞質中。它結合并以化學方式修改病毒RNA，因此病毒RNA就不能用來產生新的病毒。但是細胞如何確保ADAR1不會將結合的病毒RNA帶回到細胞核中？畢竟，人類基因組被儲存在那里并需要保護。現在，維也納大學Max F. Perutz實驗室的Michael Jantsch和蘇黎世理工學院的Frédéric Allain所帶領的研究小組研究了這個問題。

作為這項研究的一部分，Frédéric Allain和他的研究小組解開了ADAR1 RNA結合域的結構。研究小組首先將這個結構域確定為RNA結合和細胞定位的一個重要模塊。結構表明，RNA結合區域側翼的兩個模塊，能夠控制細胞核運輸。由維也納研究小組進一步開展的細胞生物學分析發現，只有當RNA結合域與兩種核運輸模塊存在連接時，ADAR1才能重新遷移到細胞核中。Michael Jantsch解釋說：“當我們去除RNA結合域后，ADAR1就無法進入細胞核。當它結合到病毒雙鏈RNA上時，也發生同樣的情況。在ETH科學家的幫助下，我們可以從結構上解釋這一點。”

哪個RNAs扳動ADAR1的開關？

實際上，結合的RNA能阻礙ADAR1重新進入細胞核：兩種核運輸模塊不能與介導跨越核膜運輸的同伴結合。Michael Jantsch舉例說：“這種機制以前從來沒有被報道過。你可以想象它類似于開車到一個停車場。為了打開停車場的門，你需要按動自動售票機上的一個按鈕拿到入場票。這一切正常運行，除非你在車頂放了一些十分笨重的東西。在這種情況下，運輸的貨物會阻止你靠近自動售票機進行操作。”

現在，他和他的研究團隊想要確定能夠打開這個ADAR1 開關的RNAs——以便于它們能與ADAR1結合并阻止其重新移動到細胞核中。研究人員也希望查明，是否/哪個其他細胞蛋白位置也由RNA調控。