有些病毒都成精了!可监视宿主行为协调发动攻击

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病毒与为其提供生存环境的宿主(细菌)之间,一直上演着“猫捉老鼠”的游戏。一旦发现病毒的踪迹,宿主的免疫系统就会启动,誓要将它们赶尽杀绝。对此,病毒也绝很多再束手待毙。最新研究显示,通过监视宿主行为,许多病毒可交换信息,守候时机,假如协调行动。

图:普林斯顿大学生物学家邦妮·巴斯勒(Bonnie Bassler)与学生贾斯汀·西尔普(Justin Silpe)发现,许多病毒可监视宿主行为,并协调发动攻击

当细菌之间进行交流时,邦妮·巴斯勒(Bonnie Bassler)会仔细倾听。她许多 从来如此想到,病毒也在监视其宿主的行为。自上世纪90年代以来,这位普林斯顿大学生物学家一直在研究称为“群体感应”(quorum sensing)的问提。在你你这个 情况下,细菌会释放出分子,表明周边有有几个之类。通过什么信息,它们还都还可不后能 协调当时人的行为,等到数量积累到足够多的刚刚,才会采取许多集体行动,如发动传染性攻击。

巴斯勒的学生贾斯汀·西尔普(Justin Silpe)现在发现,病毒也还都还可不后能 窃听什么信号,以达到邪恶的目的。你你这个 病毒是有四种 噬菌体,即能感染并杀死细菌的蜘蛛状物质。一旦它感染了宿主,假如采用有四种 模式:守候或展开杀戮。假如取舍后者,它会使几瓶子病毒通过宿主大规模爆发,从而感染许多宿主。假如假如周边如此许多宿主呢?巴斯勒说:“假如你是病毒,假如你不进入宿主体内,那你就完蛋了。”

正如西尔普所发现的,噬菌体通过检测细菌用来测量之类数量的群体感应信号,来出理 你你这个 命运。它还都还可不后能 守候在某个宿主体内数量达到充裕程度时,才会杀死一个多多多 宿主,以便让它的后代有更多宿主可供感染。巴斯勒说:“偷听群体感应分子是非常狡猾的行为,刚刚如此见过。”

群体感应假如是个革命性的概念。几十年来,巴斯勒发现了它的更多细节,她和许多研究人员震惊地意识到,像细菌原本的简单生物体也都都还可不后能 交流和协调。假如病毒更简单。从技术上讲,它们甚至都后会 活着的,它们与细菌是完整版不同的实体,但它们拦截并解读了相同的分子信息。

你你这个 发现的种子是几年前埋下的,当时巴斯勒的团队在霍乱弧菌(Vibrio cholerae)中发现了有四种 新的群体感应系统。霍乱弧菌是都都还可不后能 引起霍乱的细菌,它分泌有四种 叫做DPO的信号分子,并利用被称为VqmA的蛋白质来检测你你这个 分子。当细菌刚刚刚刚刚结速感染宿主时,宿主周边的细菌何必 多,它们产生的DPO信号就会飘散。但随着它们的数量膨胀,信号变得更加集中,并刚刚刚刚刚结速降落在VqmA探测器上。

当你你这个 情况趋于稳定时,它会触发一系列基因对细菌进行重新编程,关闭细菌的感染能力,开启细菌的扩散能力。巴斯勒说,这许多 缘何霍乱属于有四种 潜伏疾病的部分愿因。通过群体感应,霍乱弧菌还都还可不后能 等到时机心智心智心智性性心智成熟期 期的句子后,才“在宿主体内成千上万地释放出来,进而感染更多宿主”。

通过在线数据库搜索,西尔普发现,许多密切相关的霍乱弧菌后会 之类VqmA的检测器。但很显然,名为VP882的病毒噬菌体也是如此。10年前,几位中国台湾研究人员从有四种 海洋弧菌中发现了你你这个 噬菌体。这是偶然的巧合吗?亦或是数据库中的错误?假如,就像西尔普所言的那样,病毒假如以有四种 土措施窃取了宿主的信息?

巴斯勒指出:“我要,刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 要在这顶端浪费许多时间,假如这是个疯狂的错误,但刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 许多 如此做的。”发现VP882病毒的研究人员假如退休,但在此刚刚,刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 将宿主细菌的样本倒入了储存库中。西尔普花了6个月的时间才找到那个珍贵的样本.幸运的是,什么细菌里仍然含有 许多病毒。

通过仔细的实验,西尔普证明了他的预感是正确的,病毒版本的VqmA人太好还都还可不后能 检测到细菌释放的同样的DPO信号。当它们原本做的刚刚,它们会能够趋于稳定无害守候情况的病毒刚刚刚刚刚结速杀死宿主。巴斯勒称:“这顶端有个十分有趣的逻辑:在较高的密度下,霍乱你你这个 寄生细菌刚刚遗弃宿主,进入许多宿主体内。在高密度下,作为细菌寄生体的病毒,也刚刚遗弃它的宿主,进入原本宿主体内。它们在做同样的事情,并使用相同的信号分子。”

病毒许多 仅仅是窃听信息,还记得霍乱细菌是怎样利用VqmA检测器从感染转移到传播的吗?西尔普发现,病毒版本的VqmA还都还可不后能 启动相同的遗传程序,迫使其细菌宿主分散。巴斯勒解释称:“噬菌体在准备杀死霍乱细菌的一并,也在干扰数以百计的细菌基因。”你说这后会 相同策略的重要组成部分:噬菌体不仅确保其后代有足够多的宿主还都还可不后能 感染,假如还确保什么宿主传播得更远更广。

VP882病毒还兩个多多多 奇怪的价值形式:与大多数仅限于特定宿主的噬菌体不同,它还都还可不后能 感染多种细菌。它只监听霍乱弧菌交换的信息,假如西尔普设法使它都都还可不后能 窃听许多细菌释放的信息,包括沙门氏菌和大肠杆菌。当它检测到只趋于稳定于目标体内的分子时,就会杀死它们。你你这个 随机的病毒现在是有四种 可编程的刺客,西尔普还都还可不后能 设置它来追踪特定的目标。巴斯勒称:“这就像是进化给刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 的礼物。”

几十年来,科学家们一直试图用噬菌体来治疗细菌性疾病,而什么噬菌体疗法现在看起来前景似乎有点儿光明,假如许多细菌假如进化到都都还可不后能 抵抗传统抗生素的水平。但兩个多多多 问提:噬菌体在宿主体内通常很挑剔,假如研究人员需要为每有四种 刚刚治疗的细菌感染找到有四种 特定的病毒。

西尔普的研究提供了另有四种 策略。美国加州大学旧金山分校研究噬菌体的阿戴尔·博尔赫斯(Adair Borges)说:“刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 建议使用有四种 混杂的噬菌体,你你这个 噬菌体还都还可不后能 感染许多不同种类的细菌,但只会在预先设定的信号下杀死细菌。这是噬菌体疗法的一个多多多 有趣尝试,它能让被杀死的细菌具有更强的特异性和控制力。”

然而巴斯勒警告说:“这还后会 噬菌体疗法。”她和西尔普只在试管中测试了刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 的可编程噬菌体,许多研究人员需要看看同样的土措施是否适用于临床。刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 更感兴趣的是研究噬菌体在自然界中是怎样工作的,刚刚们刚刚们刚刚们刚刚们 注意到研究人员长期以来低估了什么病毒。

之类,由魏茨曼科学研究所的罗特姆·索雷克(Rotem Sorek)去年领导的研究小组发现,许多噬菌体拥有当时人版本的群体感应能力,它们交换信息,告诉当时人什么刚刚杀死宿主。巴斯勒说:“什么后会 非生物的病毒,古老的交流机制是多么美妙!”