病毒彼此交流,这可能是治疗病毒感染的关键

Pharmaceutical tablets and capsules in foil strips are arranged on a table in this picture illustration taken in Ljubljana September 18, 2013. Picture taken September 18. REUTERS/Srdjan Zivulovic (SLOVENIA - Tags: HEALTH) - RTX15K29
Even though viruses are the most primitive form of life, they infect and harm millions of people every year.Image: REUTERS/Srdjan Zivulovic
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一些最伟大的科学发现都是偶然得来的。以色列科学家又为这份名单添上了一项:他们首次发现病毒会向其他病毒传递信息。

这项发现之所以引人注目,是因为科学家预计其他种类的病毒也存在这类通信系统。如果属实,我们就多了一种攻击艾滋病病毒或疱疹病毒等致命病毒的途径。

研究始于魏茨曼科学研究所的罗特姆·索雷克(Rotem Sorek)和同事寻找“细菌间的交谈”之时。他们当时在研究病毒如何攻击一种名为枯草芽孢杆菌的细菌,并且知道这些细菌在某些情况下会相互交流。这种现象称为群体感应,能帮助细菌根据周围其他细菌的数量来调节行为。举例来说,当致病细菌决定向宿主发起攻击、可能引发疾病时,群体感应就起着关键作用。然而,他们发现,病毒也在“交谈”。

病毒攻击细菌有两种方式。大多数时候,它们会进入细菌细胞,接管细胞的机制并不断繁殖,直到细胞爆裂死亡。但有时,它们只是将自己的基因组注入细菌,等待环境信号使其重新活跃,之后再行繁殖。

索雷克的假设是,鉴于病毒攻击枯草芽孢杆菌的频率如此之高,细菌或许已经进化出一种方式,在攻击开始时向其他细菌发出警告。于是,他取来一种名为 phi3T 的病毒,将其加入装满枯草芽孢杆菌的烧瓶中。果然,病毒大量杀死了细菌。

为了查明其中是否存在化学信号传递,索雷克过滤混合物,去除细菌和病毒,只留下蛋白质。随后,他将蛋白质混合物加入一个装有枯草芽孢杆菌的新烧瓶中。令他惊讶的是,这一次他把 phi3T 病毒加入烧瓶后,病毒的行为变了。它没有像上次那样杀死宿主,而是将自身基因组的一部分注入细菌。

这意味着,并非细菌在彼此交流,而是蛋白质混合物中的某种物质改变了病毒的攻击方式。索雷克面前出现了一个谜题。

经过两年多对这团蛋白质混合物的搜寻,索雷克在《自然》杂志上报告说,他的团队找到了病毒用来交流的蛋白质。他们将这种蛋白质命名为arbitrium,这是拉丁语“决定”的意思。

索雷克认为,当arbitrium的含量累积到一定程度时,病毒就会改变策略,从杀死宿主细胞转为注入自身基因组。“这确实很有道理,”奥塔哥大学的彼得·费内兰对《自然》杂志说。“如果噬菌体的宿主快要耗尽,它就会试图限制破坏,安静地等待宿主恢复生长。”

更令人着迷的是,索雷克发现了许多其他类型的arbitrium样蛋白质的迹象。当 phi3T 病毒将基因组注入枯草芽孢杆菌时,它们也会复制用于产生arbitrium的 DNA 编码序列。索雷克检查其他芽孢杆菌的基因组时,发现了 100 多段独特的 DNA 片段,与arbitriumDNA 片段相似。因此,其他病毒很可能也会利用化学信号传递信息。

尽管病毒是最原始的生命形式,却每年感染并伤害数百万人。许多科学家对利用病毒间的通信机制感到振奋,因为这为研发能够击败病毒的药物提供了新途径。

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