DNA修复体系摧毁HIV病毒机理揭开

2013-02-21

据物理学家组织网1月21日报道，美国约翰·霍普金斯大学通过实验，详细揭示了一种细胞机制是如何保护一种免疫细胞不受人类免疫缺陷病毒(HIV)感染的。研究人员认为，这一发现为从体内根除HIV提供了一条新途径。相关论文发表在1月21日的美国《国家科学院学报》上。

这一机制有两个关键部分：高浓度的dUTP分子和一种叫做hUNG2的酶。dUTP分子能嵌入到病毒DNA中去，就像一段用隐形墨水写的代码;而hUNG2酶是一种DNA修复酶，一旦读到这段代码就会将DNA切成小碎片而无法再用。

构成DNA代码的4种基本核苷酸分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。在细胞分裂前，DNA复制酶按已有模板将这些核苷酸串连在一起，使每个新细胞都得到一套属于自己的基因组副本。但还有第五种核苷酸——尿嘧啶(U)并不属于DNA，它和DNA中的T非常相似。复制酶有时会出错，把一个U放在了原本该是T的位置，如把dTTP变成dUTP。

为了预防这一点，要对DNA复制进行“质量控制”。约翰·霍普金斯大学基础生物医学院药理与分子科学教授詹姆斯·斯蒂弗解释说，人体大部分细胞中都有一种能切断dUTP的酶，使dUTP保持极低的数量水平。另一种方法就是通过hUNG2酶，从新复制的DNA链上单独剪下U，留下的空洞由另一种修复酶来填补。而一种叫做“静止细胞”的免疫细胞没有第一种“质量控制”机制，因为“它们不复制DNA也不分裂，所以无需考虑有多少dUTP”。

dUTP是关键信息段，当一种逆转录酶病毒如HIV入侵细胞时，第一步就是拷贝一份自己基因组副本，插入到宿主细胞的基因组中。如果细胞里有许多dUTP，很可能进入到新插进来的病毒DNA中，就有可能被hUNG2剪下来。

斯蒂弗实验室研究生艾米·威尔用实验室培养的多种人体细胞，检测了它们的dUTP水平和hUNG2活性，然后将细胞暴露在HIV中。那些dUTP水平高而hUNG2活性低的细胞很容易被感染，因为只有“载U”基因组的功能是好的;dUTP水平低而hUNG2活性高的细胞也被感染，看起来好像hUNG2 能把U剪下来，但在随后填补空洞时又让病毒DNA恢复如新;而在高水平dUTP和高活性hUNG2细胞中，修理过程几乎变成了砍削过程，留下的空洞太多以致无法修复。斯蒂弗说：“就像给病毒基因组扔了一个核苷酸炸弹。”

斯蒂弗表示，新研究揭示了dUTP和hUNG2是如何协调合作，保护细胞免受感染的，这一发现为遏制非分裂细胞感染HIV提供了新思路。目前的抗逆转录病毒药物能有效遏制病毒，但却忽视了病毒在非分裂细胞中的复制，一旦停用抗逆转录病毒药物，它就又开始复制了。他建议，对已经感染的细胞，可以针对这一路径来设计药物策略，有可能减少藏在非分裂细胞中的病毒，而这种策略对其他类似HIV的逆转录病毒也有效。

DNA修复体系摧毁HIV病毒机理揭开

评论

热点文章