寨卡病毒利用细胞“自我照顾”系统来对抗宿主

一项新的研究揭示了寨卡病毒感染成功的生物学秘密：寨卡病毒利用宿主细胞自身的“自我保健”系统清除无用分子，以抑制病毒首先进入这些细胞的宿主蛋白质。

虽然这些细胞表面蛋白对病毒进入很有价值，但它们也在产生抗病毒反应中发挥作用。在此之前，病毒会操纵细胞保持健康的过程，降低蛋白质的活性，为不受约束的病毒感染扫清道路。

该研究的资深作者、俄亥俄州立大学兽医生物科学系病毒学教授Shan Lu Liu表示，尽管已知其他病毒，如HIV，会使宿主受体沉默，使其进入细胞，但寨卡病毒至少有三种自身蛋白质可以完成这项工作，这是不寻常的。

“这是最有趣的部分：令人惊讶的是，不仅一种，而且几种寨卡病毒蛋白都能做到这一点，”刘说，他也是微生物感染与免疫系的教授。“我们研究了两种寨卡病毒毒株，并检查了三种生理相关的细胞类型。对于这两种毒株，我们可以看到所有三种细胞类型的下调。这似乎是一个重要的机制。”

该研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

据世界卫生组织称，自2007年以来，寨卡病毒主要通过埃及伊蚊传播给人类，在非洲、美洲、亚洲和太平洋地区引起了传染病爆发。尽管自2017年以来全球病例有所下降，但美洲和其他流行地区的病毒传播仍处于较低水平。

2015年巴西的一场大规模疫情证实，妊娠期寨卡病毒感染与出生时患有先天性问题（包括小头畸形或小于正常头部大小）的婴儿之间存在联系。虽然大多数感染者没有或只有轻微的症状，但该病毒也与成人和年龄较大的儿童的吉兰-巴雷综合征、神经病变和脊髓炎（脊髓炎症）有关。

先前的研究表明，被称为PS受体的特定细胞表面蛋白是包括寨卡病毒在内的许多病毒的重要切入点。这项研究主要关注其中两种蛋白质，即AXL和TIM-1，它们以前与寨卡病毒感染有关。在这项工作中，刘和同事开始解释寨卡病毒在通过AXL和TIM-1进入后是如何维持感染的。

该团队使用非洲和亚洲寨卡病毒株在与病原体靶向的呼吸、生殖和神经系统相关的三种细胞中完成了细胞培养实验：肺部的人类细胞、称为滋养层的胚胎支持细胞和胶质母细胞瘤脑癌症细胞。

实验表明，感染寨卡病毒后，AXL和TIM-1在三种细胞上的表达均下调。研究人员希望发现这种抑制是通过两种常见的蛋白质降解过程发生的，但他们发现寨卡病毒利用了一种细胞自我保护程序：自噬。

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展。“自噬是一种通过降解宿主成分来保护细胞过程的基本生理机制。它也被称为自食——宿主需要清除自己受损的细胞器或错误折叠的蛋白质，因为它们对宿主不利，”刘说，他也是俄亥俄州逆转录病毒研究中心的副主任，也是俄亥俄州传染病研究所病毒和新兴病原体项目的联合主任。

在这种情况下，病毒的感染过程操纵宿主细胞抑制其自身的保护蛋白——这是一种病毒适应性策略，使寨卡病毒能够控制自己的命运。

如果没有这种抑制，AXL和TIM-1将开始产生炎症分子，作为抗病毒反应的一部分。它们促进病毒进入的正常水平也可能使更多的寨卡病毒颗粒进入已经感染的细胞，从而形成一种称为双重感染的竞争局面——病毒想要避免这种情况，因为过度拥挤有可能杀死细胞，从而杀死感染的病原体。

进一步的实验确定了三种促进宿主细胞自噬的寨卡病毒蛋白，所有这些蛋白都位于病毒的膜上。刘说：“通常这些蛋白质介导病毒进入或参与病毒复制，但它们也负责这种下调——这是一种新的功能，这并不奇怪，因为病毒编码了对它们来说很重要的东西，无论是对它们自身的复制还是对宿主的调节。”。

尽管需要进一步的研究来确定，但这种机制可能与埃博拉病毒有关，埃博拉病毒利用TIM-1蛋白进入宿主细胞，也可能与寨卡病毒同属黄病毒家族的其他病原体有关，包括西尼罗病毒、黄热病和登革热病毒。刘说：“最重要的是，这说明了病毒-宿主相互作用的共同进化。宿主因素对病毒越重要，病毒就越会控制它。”。“了解这些机制是为新出现或再次出现的引起传染病的病毒做好准备的重要组成部分。”

这项工作主要由刘实验室的前研究生、中国广州国家实验室的首席研究员余静友进行。其他共同作者包括密苏里大学的Megan Sheridan、Toshihiko Ezashi和R.Michael Roberts