연구자들은 인플루엔자 바이러스 단백질 내의 영역을 빠르게 식별하여 유전자 돌연변이를 겪고 호스트를 감염시켜 독감 성공에 기여하는 시스템을 개발했습니다. 결과는 오늘 저널 _cell host µbe_에 게시되었습니다.
Penn의 미생물학 교수 인 Sarah Fortune, Sarah Fortune 선임 저자 인 Sarah Fortune 박사는“인플루엔자 바이러스는 진화하고 매우 빠르게 변화하고있다. "우리는 바이러스 게놈 서열이 변한다는 것을 알고 있었지만 서열 변화와 인간에서 성장하고 전달하는 바이러스의 능력 사이의 관계를 잘 알지 못했습니다.
"이 연구에서, 우리는 바이러스 게놈의 어떤 부분이 변화하고 있는지 빠르게 식별하고 매핑 할 수 있었고, 이러한 변화를 코 조직에서 복제하고 성장시키는 능력을 연관시킬 수있었습니다.이를 통해 바이러스의 영역을 식별하고 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하고 진화하는지 모니터링 해야하는 바이러스의 영역을 식별 할 수 있었으며, 특정 균주가 계절 균질 한 바이러스가되는 방법을 더 잘 이해하는 방법을 더 잘 이해할 수있었습니다."
인플루엔자는 세계에서 가장 시급한 전염병 위협 중 하나로 남아 계절 전염병을 일으켜 전 세계적으로 이환율과 사망률을 초래합니다. 계절별 독감 바이러스만으로는 매년 약 290,000 ~ 650,000 명의 사망자이며, 유행성 인플루엔자 바이러스는 현대 역사상 가장 치명적인 전염병을 일으켰습니다.
인플루엔자 바이러스가 인간에서 질병을 일으키는 능력은 인간 숙주 단백질과 직접 상호 작용하는 바이러스 단백질에 크게 의존한다. 특히, 인플루엔자의 특정 균주 또는 변이체의 성공 및 전파는 호흡 세포의 표면에서 세포 수용체에 결합하는 능력에 의존 한 다음 그 세포 내부를 복제한다. 인플루엔자 바이러스가 끊임없이 유전자로 진화하고 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 연구자들은 여전히 인플루엔자 변이체가 인간 숙주 범위와 면역계를 악용하는 특정 분자 메커니즘에 대한 이해가 제한되어 있습니다.
이 지식 격차를 해결하기 위해 Fortune의 팀은 수천 개의 유전자로 다양한 인플루엔자 바이러스 변이체를 빠르게 생성하고 각 변이체가 인간 호흡기 세포에서 얼마나 잘 복제 할 수 있는지를 정량화하기위한 다양한 분자 시스템을 개발했습니다. 그들은 두 가지 주요 바이러스 단백질에서 유전자 돌연변이를 체계적으로 도입하여 바이러스가 세포에 들어가서 종료하는 데 도움이되는 헤마 글루 티닌 (HA)과 뉴 라미니다 제 (NA)를 체계적으로 도입했다. 다음으로, 그들은 숙주 단백질에서 돌연변이를 더 잘 활용하는 변이체에 대해 이러한 큰 바이러스 돌연변이 체 라이브러리를 스크리닝 하였다.
"인플루엔자 바이러스는 매우 빠르게 복제되고 높은 역가로 성장하기 때문에, 우리는 Bioinformatics and Biostatistics의 공동 저자 인 Christopher Lazear 교수 인 Christopher Lazear (Christopher Lazear)는“인플루엔자 바이러스가 높은 역가로 자라기 때문에 개별 돌연변이의 진화 및 기능적 결과를 매우 빠르게 이해하기 위해 실험을 수행 할 수 있습니다. "우리는 이것을 연구에서 이점으로 사용하여 바이러스의 진화를 이해하기 위해 깊고 체계적인 연구를 수행 할 수있게합니다."
이 연구는 인플루엔자 바이러스가 인간 단백질에서 자연적으로 발생하는 변화를 효과적으로 이용하여 코 세포를 감염시키는 능력을 향상시키는 새로운 기능을 획득 할 수 있음을 밝혀 냈습니다. 바이러스 표면의 HA 및 NA 단백질 내의 돌연변이는 바이러스가 인간 비강 세포로 들어가서 질병을 유발하는 독감의 능력에 필요한 단계 모두를 얼마나 효율적으로 인간 코 세포로 들어가서 복제 할 수 있는지에 구체적으로 관련되었다.
Fortune은“이 결과는 인플루엔자의 성공과 전파를 뒷받침하는 분자 메커니즘을 신속하게 해부하고 더 광범위하게 호흡기 병원체의 프레임 워크를 제공한다”고 말했다. "또한, 우리의 시스템은 인플루엔자 감수성의 숙주 결정 요인을 발견 할 수 있으며, 이로 인해 인플루엔자 바이러스 감염을 광범위하게 예방하기위한 새로운 치료 길을 제공 할 수 있습니다."
이 연구의 다른 공동 저자는 다음과 같습니다. Penn 's Katherine Brown, Elizabeth B. Creech, Hannah M. Bartsch 및 Scott Hensley; 그리고 Chop의 James V. Seeley, Andrew L. Vaughan 및 Emily S. Crawford.
이 연구는 National Allergy and Infectious Diseases (NIAID-U19AI18610, NIAID-R01AI120994, NIAID-R21AI141445), PEW 자선 신탁 및 의료 과학자들을위한 Burroughs Wellcome Career Award에 의해 지원되었습니다.
