Nature：重大进展！细胞存在一种独特的病毒自噬途径，该途径受到SNX5基因的控制
来源：本站原创 2020-12-19 13:55
2020年12月19日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国马萨诸塞州总医院、哈佛医学院和德克萨斯州大学西南医学中心等研究机构的研究人员鉴定出细胞摄取和消灭病毒所必需的一个关键基因。这一发现可能会带来操纵这一过程的方法，以提高免疫系统对抗病毒感染的能力，比如那些导致正在进行的COVID-19大流行的冠状病毒SARS-CoV-2。相关研究结果于
2020年12月19日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国马萨诸塞州总医院、哈佛医学院和德克萨斯州大学西南医学中心等研究机构的研究人员鉴定出细胞摄取和消灭病毒所必需的一个关键基因。这一发现可能会带来操纵这一过程的方法，以提高免疫系统对抗病毒感染的能力，比如那些导致正在进行的COVID-19大流行的冠状病毒SARS-CoV-2。相关研究结果于2020年12月16日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Sorting nexin 5 mediates virus-induced autophagy and immunity”。
科学家们早就知道，细胞使用一种叫做自噬的过程来摆脱不需要的物质。自噬涉及将细胞垃圾隔离在称为自噬体（autophagosome）的双层囊泡中，然后与称为溶酶体的单层囊泡融合，以降解里面的物质，并将它们回收为用于其他用途的构成单元（building block），比如氨基酸。
这个过程帮助细胞丢弃旧的或有缺陷的细胞器和蛋白复合物、细菌和病毒入侵者。对于各种细胞垃圾清除任务，科学家们已经确定了细胞启动和调节自噬的明确途径。然而，论文第一作者、德克萨斯州大学西南医学中心内科医学助理教授Xiaonan Dong博士指出，迄今为止还不清楚，是否有一条独特的途径专门针对病毒进行自噬。
在这项新的研究中，Dong和他的同事们操纵被不同病毒感染的人体细胞，逐个基因地加以剔除，总共剔除了18000多个不同的基因，以便研究它们对自噬的影响。作为最初的模型，这些研究人员用单纯疱疹病毒1型（HSV-1）和辛德毕斯病毒（Sindbis virus）感染细胞，其中HSV-1会导致唇疱疹和性传播感染，而辛德毕斯病毒则会导致非洲、埃及、中东、菲律宾和澳大利亚部分地区最常见的蚊子传播疾病。
这项研究确定了216个似乎在病毒自噬中发挥作用的基因。为了将搜索范围缩小到关键的基因，这些研究人员利用生物信息学分析了这些基因调控的生物过程。他们很快就发现了一个叫做SNX5（sorting nexin 5）的基因，该基因产生的蛋白有助于从内体（endosome）回收质膜锚定的蛋白，其中内膜是细胞中的分拣细胞器，经常将细胞外分离的物质运送到细胞内部。鉴于病毒经常通过这一途径进入细胞，他们推断，SNX5可能对病毒的自噬很重要。
当这些研究人员关闭人类细胞中的SNX5时，细胞对HSV-1和辛德毕斯病毒进行自噬的能力显著下降，然而，它们激活自噬的能力作为正常细胞清洁的一部分或用于清除细菌的能力保持完整，这表明该基因专门用于病毒自噬。这种效应对于包括寨卡病毒、西尼罗河病毒、基孔肯雅病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒B3和甲型流感病毒在内的其他几种病毒都持续存在，这说明SNX5是针对各种病毒进行自噬的通用机制的一部分。
进一步的实验表明，剔除SNX5极大地增加了实验室生长的细胞以及成年和幼年动物对病毒感染的敏感性。然而，当这些细胞被抑制其诱导自噬能力的病毒感染时，它们基本上幸免于难。
Dong解释说，这些结果共同表明，细胞确实有一条独特的病毒自噬途径，该途径很可能是由SNX5控制的。他补充说，这一发现不仅解决了基础生物学中一个长期存在的谜团，而且最终可能会带来对抗病毒感染的新方法。目前的大多数方法都是通过病毒的单个弱点来靶向它们---这种方法需要为每种病毒类型制定独特的策略。
Dong说，“通过了解细胞如何自然地摄取和降解病毒，我们可能发现增强这一过程的方法，这为开发对抗一系列不同病毒感染的广谱抗病毒疗法提供一种更通用的策略。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Xiaonan Dong et al. Sorting nexin 5 mediates virus-induced autophagy and immunity. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-03056-z.
2.Giving cells an appetite for viruses
https://phys.org/news/2020-12-cells-appetite-viruses.html
图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-03056-z。
科学家们早就知道，细胞使用一种叫做自噬的过程来摆脱不需要的物质。自噬涉及将细胞垃圾隔离在称为自噬体（autophagosome）的双层囊泡中，然后与称为溶酶体的单层囊泡融合，以降解里面的物质，并将它们回收为用于其他用途的构成单元（building block），比如氨基酸。
这个过程帮助细胞丢弃旧的或有缺陷的细胞器和蛋白复合物、细菌和病毒入侵者。对于各种细胞垃圾清除任务，科学家们已经确定了细胞启动和调节自噬的明确途径。然而，论文第一作者、德克萨斯州大学西南医学中心内科医学助理教授Xiaonan Dong博士指出，迄今为止还不清楚，是否有一条独特的途径专门针对病毒进行自噬。
在这项新的研究中，Dong和他的同事们操纵被不同病毒感染的人体细胞，逐个基因地加以剔除，总共剔除了18000多个不同的基因，以便研究它们对自噬的影响。作为最初的模型，这些研究人员用单纯疱疹病毒1型（HSV-1）和辛德毕斯病毒（Sindbis virus）感染细胞，其中HSV-1会导致唇疱疹和性传播感染，而辛德毕斯病毒则会导致非洲、埃及、中东、菲律宾和澳大利亚部分地区最常见的蚊子传播疾病。
这项研究确定了216个似乎在病毒自噬中发挥作用的基因。为了将搜索范围缩小到关键的基因，这些研究人员利用生物信息学分析了这些基因调控的生物过程。他们很快就发现了一个叫做SNX5（sorting nexin 5）的基因，该基因产生的蛋白有助于从内体（endosome）回收质膜锚定的蛋白，其中内膜是细胞中的分拣细胞器，经常将细胞外分离的物质运送到细胞内部。鉴于病毒经常通过这一途径进入细胞，他们推断，SNX5可能对病毒的自噬很重要。
当这些研究人员关闭人类细胞中的SNX5时，细胞对HSV-1和辛德毕斯病毒进行自噬的能力显著下降，然而，它们激活自噬的能力作为正常细胞清洁的一部分或用于清除细菌的能力保持完整，这表明该基因专门用于病毒自噬。这种效应对于包括寨卡病毒、西尼罗河病毒、基孔肯雅病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒B3和甲型流感病毒在内的其他几种病毒都持续存在，这说明SNX5是针对各种病毒进行自噬的通用机制的一部分。
进一步的实验表明，剔除SNX5极大地增加了实验室生长的细胞以及成年和幼年动物对病毒感染的敏感性。然而，当这些细胞被抑制其诱导自噬能力的病毒感染时，它们基本上幸免于难。
Dong解释说，这些结果共同表明，细胞确实有一条独特的病毒自噬途径，该途径很可能是由SNX5控制的。他补充说，这一发现不仅解决了基础生物学中一个长期存在的谜团，而且最终可能会带来对抗病毒感染的新方法。目前的大多数方法都是通过病毒的单个弱点来靶向它们---这种方法需要为每种病毒类型制定独特的策略。
Dong说，“通过了解细胞如何自然地摄取和降解病毒，我们可能发现增强这一过程的方法，这为开发对抗一系列不同病毒感染的广谱抗病毒疗法提供一种更通用的策略。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Xiaonan Dong et al. Sorting nexin 5 mediates virus-induced autophagy and immunity. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-03056-z.
2.Giving cells an appetite for viruses
https://phys.org/news/2020-12-cells-appetite-viruses.html
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