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研究人員揭開了埃博拉病毒宿主細胞粘附的生物力學特征

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-12瀏覽次數:1638

最近,剛果民主共和國報告了1000多例埃博拉病例,這是自2014年爆發以來西非歷史上第二次爆發,有29,000人感染艾滋病,11,000多人死亡。這一最新的里程碑清楚地提醒人們,迫切需要為這種常見和致命的疾病開發有效的預防和治療藥物。

感染埃博拉病毒的人會經歷嚴重的疾病,包括出血熱,這可能導致內出血。根據疾病控制和預防中心(CDC),埃博拉目前沒有特殊醫療。

發展和治療疾病的關鍵是了解感染過程的機制。科學家們知道,為了進入人體細胞,埃博拉使用了一種稱為細胞增生的自然過程,其中細胞通過內化周圍死細胞的碎片來“清潔”環境。細胞表面的蛋白質充當受體,允許免疫細胞識別并內化死細胞碎片。病毒與這些蛋白質相互作用,稱為T細胞免疫球蛋白和粘蛋白結構域(TIM)蛋白,并用它們劫持細胞。進入內部后,埃博拉病毒膜融入其周圍形成的內部體內,并將其遺傳內容釋放到細胞中。

“病毒RNA進一步劫持細胞機制,允許蛋白質在內部復制。然后它們從膜發芽并形成新的病毒,而健康的宿主細胞死亡,”Lehigh生物工程和機械工程副教授Frank Zhang說。大學(HTTPS:///)。 WWW W 1 Lihay。埃杜/。

“盡管埃博拉 - 宿主細胞附著已被證明依賴于細胞表面受體與病毒外層之間相互作用的分子生物力學,但尚未開發定量理解指導治療發展的重要性,”Anand Jagota說,創立Lehigh生物工程系主任和化學與生物分子工程教學。格蘭特。

張和Jagota聯手試圖更好地了解埃博拉 - 宿主細胞粘附的生物力學。該項目結合了Jagota在分子粘附力學計算方面的專業知識,以及Zhang對機械傳感的關注,或者細胞如何感知和響應機械刺激。兩人與愛荷華大學的同事Sven Moller-Tank和Wendy Maury合作開發了一個描述埃博拉 - 宿主細胞粘附的生物力學特征的簡單模型。這些發現可以提供相關的發展。一條新的有用的信息。有效的埃博拉治療。他們在題為“TIM蛋白介導的埃博拉病毒 - 宿主細胞粘附的生物力學特征”的文章中將他們的發現發表在科學報告中。

“我們使用單分子力譜來量化宿主細胞TIM蛋白和埃博拉病毒樣顆粒之間的特異性相互作用,”張說。

除了闡明埃博拉病毒 - 宿主細胞附著的重要生物力學參數外,該團隊還通過實驗證明TIM-Ebola病毒相互作用與粘附分子(例如,選擇蛋白)和配體機械相互作用。使用簡單的機械模型,他們進一步證明了分子結合參數如何確定它們是否足以用于病毒粘附。

該模型的目的是顯示單分子測量如何與系統的其他物理特性結合,例如配體 - 受體對的密度和膜剛度,以預測病毒顆粒是否以及在何種程度上粘附到細胞上膜。該小組通過TIM蛋白和病毒表面上的磷脂酰絲氨酸之間的粘附來模擬粘附(據信其介導病毒 - 宿主細胞附著)并且通過膜彎曲抵抗。

“模型的簡單性使我們能夠強調兩個無量綱參數集的重要性及其防止粘附的潛力,”Jagota說。

張使用單分子力譜來監測,操縱和測量機械力。例如,在該研究中,張將攜帶病毒的顆粒攜帶到表達TIM受體的細胞中,觀察它們的相互作用,并將它們拉開以確定相互作用的機械強度,或者將它們分開需要多大的力。

Jagota使用數學模型來理解埃博拉與細胞之間的相互作用,其中該屬性代表埃博拉病毒 - 它的剛度,形狀 - 以及代表細胞的特性 - 它的表面呈現成分。

“希望這種粘附生物力學的定量知識可用于預測埃博拉附著的條件,”Jagota說。 “從長遠來看,目標是這些信息將有助于實現新的藥理學目標,并幫助開發急需的抗病毒療法,以預防和治療埃博拉病毒。”

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