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港大研究證實宿主因子可作為細胞內受體協助登革病毒釋放

2015年04月14日

 

登革熱是一種由登革病毒引起、通過蚊子叮咬傳播給人類的傳染病，常見於熱帶或亞熱帶地區。宿主細胞表面的受體在病毒的入侵過程中起到了關鍵作用，可是一直以來醫學界尚未清楚其子代病毒在細胞內的運輸和釋放是否也需要類似的細胞內受體的協助。

香港大學李​​嘉誠醫學院公共衞生學院巴斯德研究中心研究人員近日證實了宿主細胞KDEL受體（KDELRs）能夠作為細胞內受體、並與登革病毒表面的結構蛋白結合，從而幫助其子代病毒完成從內質網至高爾基體的運輸。這項研究闡述了在登革病毒複製後期與宿主相互作用的分子機理，為登革熱發生和致病機理的研究提供新觀點。研究同時發現了阻擋這些子代病毒進一步感染其他健康細胞的機理，為日後研發針對登革熱的藥物，帶來曙光。研究成果已經在最新一期​​Cell Reports期刊上發表。

研究意義
這項研究解答了長久以來懸而未決的問題，即在細胞內合成的子代病毒如何從已感染的細胞中釋放？香港大學李​​嘉誠醫學院公共衞生學院研究助理李明圓博士解釋：「登革病毒自己找到了解決辦法。宿主的KDEL受體的本職工作是開著空車從內質網去高爾基體找到並接回目標蛋白。在內質網內合成的子代病毒找到並搭上這班順風車。子代病毒非常聰明，因為整個旅行過程並沒有干擾到宿主細胞內部的正常運轉。」另外最新的研究表明KDEL受體還能作為信號轉導分子發揮作用。香港大學李​​嘉誠醫學院公共衞生學院客座教授、巴斯德研究中心聯席總監Roberto Bruzzone教授補充：「這種理論表明登革病毒有可能會利用KDEL受體促使更多包含這個受體的運輸囊泡參與到子代病毒在細胞內沿着原有的細胞內的蛋白分泌途徑的運輸，從而為最終的釋放出細胞作出貢獻。」

研究方法和發現
這項研究主要發現了KDEL受體可以直接與登革病毒顆粒結合併相互作用。剔除KDEL受體的被感染細胞，可以有效抑制子代病毒的釋放。研究人員利用體外細胞模型，追尋到了僅含有病毒結構外殼的重組亞病毒顆粒在細胞內的運輸路徑，並找到了可以阻斷病毒運輸的關卡。通過控制這道關卡，重組亞病毒顆粒就會在生產工廠-內質網內滯留而不能被運輸到高爾基體內，從而不會在之後排出到細胞外感染其它健康細胞。

研究背景
登革病毒及其他的病毒，其生活周期依賴和宿主因子產生特異性相互作用，過程複雜，而此過程也為對病毒複製和相關疾病的發生進行干預提供了諸多靶點。儘管此前的研究已經發現了很多參與到不同種病毒顆粒入侵過程的宿主細胞受體，但極少有研究涉及到宿主細胞內蛋白是否也在促進病毒運輸和釋放過程中發揮受體的作用。因此病毒-宿主間的相互作用如何在登革病毒釋放過程中發揮作用仍然是個謎題，目前經過高通量篩查發現的大多數細胞內分子均未有涉及到此過程中。

登革熱
大部分感染登革病毒的人僅表現為一般性的類似流感的發熱症狀並可以很快治癒，不會產生併發症。然而在一些病例中，登革病毒能夠引起嚴重的致死性併發症，並導致每年25,000-50,000人死於登革熱。據WHO報告顯示，登革熱的發病率在過去的50年內升高了30倍，而目前卻仍無有效的藥物或疫苗應用於臨床。據估計目前全球每年共超過100個國家和地區總計五千萬至一億人感染登革病毒，使大約一半的全球人口處於感染風險之中。

登革病毒
登革病毒是一種經蚊子叮咬傳播的病毒，廣泛分佈於熱帶和亞熱帶地區。未成熟的登革病毒包含兩個位於病毒顆粒表面的結構糖蛋白prM和E，它們首先在宿主細胞的內質網內合成並組裝成病毒顆粒。隨後新生子代病毒便沿著細胞內的分泌路徑穿過細胞最終釋放到細胞外。在這個過程病毒顆粒被包裝進的細胞內運輸囊泡，從而使他們從內質網內的組裝位點抵達到高爾基體。最終具有感染性的病毒顆粒以胞吐形式被釋放到細胞外去附著另外的靶細胞從而開始新一輪的感染周期。

KDEL受體
人類基因組編碼了三種KDEL受體，它們是一種膜蛋白在蛋白質合成工廠-內質網和分泌蛋白的分揀車間-高爾基體之間循環作用。KDEL受體的主要功能是保證伴侶蛋白在細胞內正確分佈。細胞內的伴侶蛋白保證了在內質網內新合成蛋白被準確的運輸到高爾基體內完成進一步的加工，在那裡分子伴侶會從已正確折疊的蛋白上解離下來，並與KDEL受體結合後再由後者帶入到運輸囊泡運送回內質網開始新的工作循環。登革病毒則逮住KDEL受體在從內質網被運輸高爾基體的過程中無蛋白攜帶這個空子，搭上KDEL受體的順風車向宿主細胞外逃逸。

關於研究團隊
是次研究為香港大學李​​嘉誠醫學院公共衞生學院研究助理李明圓博士在攻讀哲學博士期間的研究項目，該院Roberto Bruzzone教授與現任中國科學院生物物理研究所的王培剛博士亦共同參與這項研究。

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