詳細(xì)的地圖顯示了病毒如何感染人類

哥倫比亞大學(xué)Vagelos醫(yī)師和外科醫(yī)生學(xué)院的生物學(xué)家利用計(jì)算方法繪制了所有已知人類感染病毒與其感染細(xì)胞之間蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用的圖譜。該方法及其生成的數(shù)據(jù)已經(jīng)生成了大量關(guān)于病毒如何操縱它們感染并引起疾病的細(xì)胞的信息。該研究的發(fā)現(xiàn)包括雌激素受體在調(diào)節(jié)寨卡病毒感染中的作用以及人乳頭瘤病毒(HPV)如何導(dǎo)致癌癥。

該研究由哥倫比亞大學(xué)Vagelos醫(yī)師和外科醫(yī)學(xué)院系統(tǒng)生物學(xué)助理教授Sagi Shapira博士領(lǐng)導(dǎo)，今天發(fā)表在Cell雜志上。

有限理解病毒如何工作

在分子水平上，病毒侵入細(xì)胞并操縱細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制，存活并引發(fā)疾病。由于它們依賴于人體細(xì)胞的生命周期，因此病毒共同選擇細(xì)胞機(jī)制的一種方式是通過(guò)細(xì)胞宿主內(nèi)的蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用。同樣，細(xì)胞通過(guò)啟動(dòng)控制和限制病毒復(fù)制的免疫反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)感染 - 這些也依賴于蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用。

迄今為止，已經(jīng)投入了大量精力來(lái)確定這些關(guān)鍵的相互作用 - 其中許多努力已經(jīng)產(chǎn)生了許多基本的發(fā)現(xiàn)，其中一些具有治療意義。然而，傳統(tǒng)方法在可擴(kuò)展性，效率甚至訪問(wèn)方面受到限制。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，Shapira博士及其合作者開發(fā)并實(shí)施了一個(gè)計(jì)算框架P-HIPSTER，它推斷了病原體和人類蛋白質(zhì)之間的相互作用 - 病毒和細(xì)胞的構(gòu)建模塊。

到目前為止，我們對(duì)許多感染人類病毒的了解**于其基因組序列。然而對(duì)于大多數(shù)病毒來(lái)說(shuō)，很少發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這些關(guān)系并導(dǎo)致疾病的潛在生物相互作用。

“有超過(guò)1000種獨(dú)特的病毒可以感染人，”Shapira博士說(shuō)。“然而，盡管它們具有無(wú)可置疑的公共衛(wèi)生重要性，但我們對(duì)它們絕大多數(shù)都知之甚少。我們只知道它們會(huì)感染人體細(xì)胞。這項(xiàng)工作背后的想法是系統(tǒng)地編目病毒與它們感染的細(xì)胞之間的相互作用。通過(guò)這樣做，還揭示了一些非常有趣的生物學(xué)，并為科學(xué)界提供了一種資源，可以用來(lái)對(duì)自己進(jìn)行有趣的觀察。“

使用新算法，P-HIPSTer利用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息系統(tǒng)地以非常準(zhǔn)確的方式詢問(wèn)病毒 - 人類蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用。Shapira博士及其合作者將P-HIPSTer應(yīng)用于所有1,001種人類感染病毒及其編碼的大約13,000種蛋白質(zhì)。該算法預(yù)測(cè)了大約280,000個(gè)可能的相互作用蛋白對(duì)，它們代表了人類病毒蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用的綜合目錄，準(zhǔn)確率接近80%。