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Nature Communications：副黏病毒複製缺陷基因組利用促細胞存活機製建立慢性感染

麻疹、 副流感病毒、唿吸道合胞體病毒（RSV）、埃博拉病毒等引起的感染都是典型的急性感染。這類病毒發病非常迅速，與宿主共存的時間比較有限。但在某些情況下，病毒卻可以在體內延續下來。例如RSV感染會導致慢性唿吸道問題、麻疹病毒可導致腦炎、已被治愈埃博拉感染者也可傳播埃博拉病毒。賓夕法尼亞大學在《Nature Communications》發表最新研究成果，報道了急性病毒持續留存的一種機製。

敵友不明的DVGs

病毒感染後的細胞產物名叫“有缺陷的病毒基因組（defective viral genomes，簡稱DVGs）”，已知可觸發免疫反應，本文研究人員證明它同時還打開了一個分子途徑讓被感染的細胞繼續存活。研究采用了最新技術逐個細胞地篩查是否含有DVGs，結果發現DVG富集細胞在免疫係統的攻擊下有能力繼續存活。

“領域內公認DVGs促進了培養組織的持續感染，”微生物和免疫學副教授Carolina B. López說。“但問題是，DVGs同時也恰好是免疫刺激物，如果DVGs能促進病毒存活，免疫係統又將如何清除病毒呢？這明顯是一團矛盾，我們的工作找到了解釋。”本文共同一作是López實驗室的Jie Xu和Yan Sun，他們和其他合作者致力於DVGs研究。

當病毒開始迅速複製時，會生成有缺陷的病毒基因組，它們是有大量缺失的殘缺版本。曾被認為不具有任何生物功能的DVGs，如今越來越受到重視，人們相信它們應該是病毒感染的重要組成部分。

單細胞測序提供重要線索

2013年，López和同事報道，唿吸道病毒感染小鼠模型中，DVGs在刺激免疫應答中起關鍵作用，大大減少DVGs後小鼠感染加重。2015年他們又報道，DVGs對人類病毒RSV刺激免疫反應也很重要，首次發現攜帶DVGs的人類感染者唿吸道樣本的抗病毒免疫反應相關指標增強。

在這篇最新文章中，López課題組運用複雜技術，在單細胞水平對DVGs和病毒全長基因組加以區分。用仙台病毒（Sendai virus）或RSV感染培養細胞，用紅色標記病毒全長基因組，綠色標記部分DVGs。研究人員發現，一些細胞幾乎不含任何DVGs，另一些反而高度富集DVGs，隻有少部分細胞攜帶全長基因組。

“我們使用了好幾種不同細胞係，甚至采用了感染小鼠的肺部原代細胞，”López說。“未經測序之前，我們並沒有意識到DVGs竟然存在這麼多異質性。”

深入挖掘DVGs如何影響感染進程

研究人員首先構建了仙台病毒的兩個版本，缺少DVGs和富含DVGs，然後用它們分別感染細胞。被高含量DVGs病毒感染的細胞的生存時間是缺乏DVGs的2倍。向細胞中加入純化DVGs同樣也能促進細胞生存時間，顯示了DVGs在促進細胞存活中的直接作用。對RSV的平行實驗也顯示了相同的結果，證明DVGs的促生存作用跨不同病毒種類依然存在。

什麼分子途徑避免了DVG富集細胞的凋亡？

通過分析攜帶全長病毒基因組細胞和DVG富集細胞內的高表達基因，研究人員發現DVG富集細胞中許多生存基因被激活了。最值得注意的是TNF通路的信號蛋白，它們能促進免疫和細胞生存，另外還有IFN，在抗病毒免疫中起重要作用。

最後一組實驗，López和同事發現通過MAVS和TNF受體2（TNFR2）兩種蛋白能保護細胞避免因TNFα誘導的凋亡。

“我們揭示了TNF在感染中的雙重身份，”López說。“如果TNF與一個缺乏MAVS通路但被感染的細胞結合，細胞就會死亡，如果細胞有這條信號通路，在與TNF結合後就不會死亡，反而受到保護。MAVS參與抗病毒反應，隻有DVGs富集細胞會激活這條信號通路。如此看來，我們的細胞在執行抗病毒反應任務時，會變得格外堅強。這也解釋了此前有關DVGs功能描述的矛盾。從病毒方麵來看，它們表麵上利用了宿主的這項特性讓細胞維持生存，但是它們並不知道這是宿主細胞為了徹底消滅病毒的策略。”

雖然這隻是一項體外研究，但闡明了DVGs讓“急性”病毒在體內保持留存的機理。López希望在體內驗證她的這些發現，也許有助於解釋為什麼TNF靶向治療效果有時會偏離預期。

“我們想找到管理這條途徑的方法，最小化和避免病毒在體內的持續存在，這對一些唿吸道病毒相關的慢性疾病治療來說非常重要，”López說。

原文摘要：

Replication defective viral genomes exploit a cellular pro-survival mechanism to establish paramyxovirus persistence.

Abstract

Replication defective viral genomes (DVGs) generated during virus replication are the primary triggers of antiviral immunity in many RNA virus infections. However, DVGs can also facilitate viral persistence. Why and how these two opposing functions of DVGs are achieved remain unknown. Here we report that during Sendai and respiratory syncytial virus infections DVGs selectively protect a subpopulation of cells from death, thereby promoting the establishment of persistent infections. We find that during Sendai virus infection this phenotype results from DVGs stimulating a mitochondrial antiviral-signaling (MAVS)-mediated TNF response that drives apoptosis of highly infected cells while extending the survival of cells enriched in DVGs. The pro-survival effect of TNF depends on the activity of the TNFR2/TRAF1 pathway that is regulated by MAVS signaling. These results identify TNF as a pivotal factor in determining cell fate during a viral infection and delineate a MAVS/TNFR2-mediated mechanism that drives the persistence of otherwise acute viruses.Replication defective viral genomes (DVGs) can facilitate persistence of paramyxoviruses, but the underlying mechanisms are unclear. Using FISH, Xu et al. here analyze the cellular response to DVGs on a single cell level and show that a MAVS-mediated TNF response specifically extends survival of cells enriched in DVGs.

本期編輯：胚芽鞘 本文來源：生物通

最後更新：2017-10-11 00:30:31

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