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新聞資訊

數字分析發現病毒遺傳密碼的潛在結構差異

來源:東京大學(The University of Tokyo)

研究人員已經確定了COVID-19和SARS病毒的基因編碼中可能促進病毒生命周期的特定部分。這項新技術是研究人員第一個用來確定哪些基因序列作為RNA(DNA的化學近親)存儲更穩定的工具。

“目前的大流行非常嚴重,我們希望為全球加速冠狀病毒研究作出貢獻。我們的研究包括許多類型的病毒,但我們決定專注于冠狀病毒的研究結果,”東京大學同位素科學中心的研究小組負責人和研究細胞如何承受壓力的專家Nobuyoshi Akimitsu教授說。

包括流感病毒和冠狀病毒在內的許多病毒家族都將其基因序列存儲為RNA,RNA潛入人體細胞并誘使它們制造更多的病毒。病毒需要RNA保持穩定,抵抗宿主免疫系統降解其RNA的努力。

研究小組將他們的技術命名為命運序列(Fate-seq),因為它的目的是確定一個基因序列的命運,它是否會持續存在或基于其穩定性而退化。

“命運序列技術是一個非常簡單的想法。我們以一種新的方式結合了現有的技術,”Akimitsu解釋道。

為了執行命運序列,研究人員首先將一個基因組切割成短片段。當研究人員只對其基因組的短片段、分離片段進行研究時,即使是極為危險的病原體也會變得無害。

研究人員從病毒基因組的片段中合成了RNA,并通過下一代測序來檢驗它們的命運,即穩定性,這使得研究人員能夠快速、同時地確定單個RNA鏈的確切序列。然后,計算機程序可以識別遺傳序列中的模式或有趣的差異,以便進行更詳細的研究。

研究人員研究了26個病毒基因組中的11848個RNA序列,其中包括SARS冠狀病毒(SARS-CoV),引起SARS的病毒,2003年上半年導致774人死亡的突發性急性呼吸綜合征。研究人員共鑒定出625個穩定的RNA片段。在穩定的RNA片段中,21個來自SARS-CoV。

研究人員將21個SARS-CoV穩定基因片段與其他類型冠狀病毒的完整基因序列數據進行了比較。SARS-CoV的兩個穩定片段在其他進化相似的冠狀病毒中非常常見,包括引起COVID-19和SARS-CoV-2的病毒。

預測模型表明,這兩個穩定的RNA片段可能形成莖環結構。莖和環是RNA的短片段,它們不是保持一條直線,而是向前折疊并結合在一起,形成發夾狀。

最值得注意的是,其中一個穩定的片段只在COVID-19病毒中形成一個莖和環,而不是SARS病毒,因為病毒的RNA編碼很少但重要的差異。

Akimitsu說:“這種SARS-CoV-2基因片段的莖環結構在計算機模型中非常穩定,我們認為這種結構可能會提高病毒的存活率。”。

除了更好地理解危險病毒外,研究人員還希望利用命運序列來理解RNA穩定性的基本規律,并推進新型藥物的研發。人類細胞利用RNA作為DNA和蛋白質之間的中間信使。設計穩定且易于細胞轉化為蛋白質的基于RNA的藥物可以治療基因疾病,而不會改變我們的DNA。

這項研究是與筑波大學(the University of Tsukuba)的合作者一起進行的,是在《生物化學和生物物理學研究通訊》雜志上發表的一份同行評議的出版物。

論文網址:https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.05.008

原文網址:https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00116.html

聲明:本文由 Newfellow 編譯,中文內容僅供參考,一切內容以英文原版為準。


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