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研究人员揭开了埃博拉病毒宿主细胞粘附的生物力学特征

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-12浏览次数:1638

最近,刚果民主共和国报告了1000多例埃博拉病例,这是自2014年爆发以来西非历史上第二次爆发,有29,000人感染艾滋病,11,000多人死亡。这一最新的里程碑清楚地提醒人们,迫切需要为这种常见和致命的疾病开发有效的预防和治疗药物。

感染埃博拉病毒的人会经历严重的疾病,包括出血热,这可能导致内出血。根据疾病控制和预防中心(CDC),埃博拉目前没有特殊医疗。

发展和治疗疾病的关键是了解感染过程的机制。科学家们知道,为了进入人体细胞,埃博拉使用了一种称为细胞增生的自然过程,其中细胞通过内化周围死细胞的碎片来“清洁”环境。细胞表面的蛋白质充当受体,允许免疫细胞识别并内化死细胞碎片。病毒与这些蛋白质相互作用,称为T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域(TIM)蛋白,并用它们劫持细胞。进入内部后,埃博拉病毒膜融入其周围形成的内部体内,并将其遗传内容释放到细胞中。

“病毒RNA进一步劫持细胞机制,允许蛋白质在内部复制。然后它们从膜发芽并形成新的病毒,而健康的宿主细胞死亡,”Lehigh生物工程和机械工程副教授Frank Zhang说。大学(HTTPS:///)。 WWW W 1 Lihay。埃杜/。

“尽管埃博拉 - 宿主细胞附着已被证明依赖于细胞表面受体与病毒外层之间相互作用的分子生物力学,但尚未开发定量理解指导治疗发展的重要性,”Anand Jagota说,创立Lehigh生物工程系主任和化学与生物分子工程教学。格兰特。

张和Jagota联手试图更好地了解埃博拉 - 宿主细胞粘附的生物力学。该项目结合了Jagota在分子粘附力学计算方面的专业知识,以及Zhang对机械传感的关注,或者细胞如何感知和响应机械刺激。两人与爱荷华大学的同事Sven Moller-Tank和Wendy Maury合作开发了一个描述埃博拉 - 宿主细胞粘附的生物力学特征的简单模型。这些发现可以提供相关的发展。一条新的有用的信息。有效的埃博拉治疗。他们在题为“TIM蛋白介导的埃博拉病毒 - 宿主细胞粘附的生物力学特征”的文章中将他们的发现发表在科学报告中。

“我们使用单分子力谱来量化宿主细胞TIM蛋白和埃博拉病毒样颗粒之间的特异性相互作用,”张说。

除了阐明埃博拉病毒 - 宿主细胞附着的重要生物力学参数外,该团队还通过实验证明TIM-Ebola病毒相互作用与粘附分子(例如,选择蛋白)和配体机械相互作用。使用简单的机械模型,他们进一步证明了分子结合参数如何确定它们是否足以用于病毒粘附。

该模型的目的是显示单分子测量如何与系统的其他物理特性结合,例如配体 - 受体对的密度和膜刚度,以预测病毒颗粒是否以及在何种程度上粘附到细胞上膜。该小组通过TIM蛋白和病毒表面上的磷脂酰丝氨酸之间的粘附来模拟粘附(据信其介导病毒 - 宿主细胞附着)并且通过膜弯曲抵抗。

“模型的简单性使我们能够强调两个无量纲参数集的重要性及其防止粘附的潜力,”Jagota说。

张使用单分子力谱来监测,操纵和测量机械力。例如,在该研究中,张将携带病毒的颗粒携带到表达TIM受体的细胞中,观察它们的相互作用,并将它们拉开以确定相互作用的机械强度,或者将它们分开需要多大的力。

Jagota使用数学模型来理解埃博拉与细胞之间的相互作用,其中该属性代表埃博拉病毒 - 它的刚度,形状 - 以及代表细胞的特性 - 它的表面呈现成分。

“希望这种粘附生物力学的定量知识可用于预测埃博拉附着的条件,”Jagota说。 “从长远来看,目标是这些信息将有助于实现新的药理学目标,并帮助开发急需的抗病毒疗法,以预防和治疗埃博拉病毒。”