詳細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)家利用計算方法繪制了所有已知人類感染病毒與其感染細胞之間蛋白質(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，病毒侵入細胞并操縱細胞進行復(fù)制，存活并引發(fā)疾病。由于它們依賴于人體細胞的生命周期，因此病毒共同選擇細胞機制的一種方式是通過細胞宿主內(nèi)的蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用。同樣，細胞通過啟動控制和限制病毒復(fù)制的免疫反應(yīng)來應(yīng)對感染 - 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)方法在可擴展性，效率甚至訪問方面受到限制。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，Shapira博士及其合作者開發(fā)并實施了一個計算框架P-HIPSTER，它推斷了病原體和人類蛋白質(zhì)之間的相互作用 - 病毒和細胞的構(gòu)建模塊。

到目前為止，我們對許多感染人類病毒的了解**于其基因組序列。然而對于大多數(shù)病毒來說，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1000種獨特的病毒可以感染人，”Shapira博士說。“然而，盡管它們具有無可置疑的公共衛(wèi)生重要性，但我們對它們絕大多數(shù)都知之甚少。我們只知道它們會感染人體細胞。這項工作背后的想法是系統(tǒng)地編目病毒與它們感染的細胞之間的相互作用。通過這樣做，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，可以用來對自己進行有趣的觀察?！?/span>

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)測了大約280,000個可能的相互作用蛋白對，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%。