Wie hepatitis-A-virus (HAV) verwaltet eingeben Leber Zellen, die sogenannten Hepatozyten und initiieren eine Infektion hatte, blieb ein Geheimnis, für fünfzig Jahre, bis jetzt. University of North Carolina School of Medicine Forscher Experimente mit gen-editing-tools, um zu entdecken, wie Moleküle, sogenannte Ganglioside dienen als de-facto-Gatekeeper zu ermöglichen, das virus Eintrag in die Leberzellen.
Die Forschung, veröffentlicht in der Natur Mikrobiologie, hat ergeben, Ganglioside als key-player in HAV und führte zu mehreren anderen Fragen, wie genau viralen RNA-übergänge zwischen verschiedenen Fächern in der menschlichen Leber Zellen zu replizieren und Krankheiten verursachen.
„Die Entdeckung, dass Ganglioside sind wesentliche Rezeptoren für HAV-Infektion fügt einen interessanten plot-twist, die hepatitis A Geschichte,“, sagte senior-Autor Stanley Lemon, MD, professor für Medizin und Mikrobiologie an der UNC School of Medicine und Mitglied der UNC-Institut für Weltweite Gesundheit und Infektionskrankheiten. „Ganglioside sind strukturell ähnlich über säugetier-Spezies, im Gegensatz zu Proteinen, die hilft zu erklären, cross-species übertragung der alten hepatoviruses. Das Verständnis, was hilft, ein virus springen Sie von einer Tierart auf die andere ist unglaublich wichtig, wie sich so deutlich von den aktuellen Covid-19-Pandemie.“
HAV wurde vor fast 50 Jahren, und obwohl es einen Impfstoff, gibt es keine Behandlung. Der virus noch infiziert, mehr als 1,4 Millionen Menschen weltweit jedes Jahr, und in den letzten Jahren verursacht hat, für steigende zahlen von hepatitis-Fälle in den Vereinigten Staaten, einige tödlich. Viele Menschen erleben eine sehr milde oder gar keine Symptome, vor allem Kinder. Patienten mit Symptomen, die letzten acht Wochen und manchmal auch länger, oft übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Gelbsucht, Fieber und Bauchschmerzen. Nach der ersten Infektion, von 10 bis 15 Prozent der infizierten Menschen erleben ein Wiederauftreten der Symptome während der ersten sechs Monate. Akutes Leberversagen ist selten, aber häufiger bei älteren Menschen.
HAV infiziert Menschen durch ähnliche Mechanismen, um andere Viren; es interagiert mit rezeptor-Moleküle auf der Oberfläche von menschlichen Zellen, um Zutritt zu erlangen. Die Kenntnis der rezeptor für das virus nicht nur hilft Forscher verstehen, wie das virus in Zellen eindringt, sondern schafft auch Möglichkeiten zur Gestaltung Virostatika blockieren die Interaktion zu verhindern oder zu behandeln Krankheit.
Unter den fünf bekannten hepatitis-Viren verursachen akute oder chronische Leber-Krankheit bei Menschen Rezeptoren identifiziert worden, die für hepatitis-C-virus und hepatitis-B-virus. Für hepatitis A, die Identität des Rezeptors blieb schwer. Die schwarzen Schafe der picornavirus-Familie, ist es eindeutig existiert in zwei Modi: als nonenveloped (Nackte) Viren (nHAV), bestehend aus einer protein-Hülle genannt Kapsid umgibt ein RNA-Genom; oder als “ quasi-umhüllt Viren (eHAV), in denen capsids enthält das virale Genom verhüllt sind innen host cell membranes.
Einmal in der Leber, eHAV ist veröffentlicht von infizierten Hepatozyten im Blut zirkulieren, während nackt nHAV Partikel sind Schuppen im Kot. Die beiden virus-Typen sind ansteckend. Umhüllung mit host-abgeleiteten Membranen gibt eHAV einen Vorteil im Ausweichen von Antikörper-Antworten, während das Nackte virion ist außerordentlich stabil und breitet sich gut in die Umgebung. Aber wie hat jeden virus bekommt in der Leber Zellen und das Blut in den ersten Platz?
Jahren, das menschliche protein TIM1 wurde berichtet, dass ein rezeptor für HAV. Das gen kodiert das protein selbst trägt den offiziellen Namen HAV cellular receptor 1 (HAVCR1). Aber die jüngsten Studien in Zitronen-Labor zeigten, dass Zellen fehlt TIM1 immer noch, dass HAV-Infektion.
Finden eine wahrscheinlich Schuldige für den rezeptor, Anshuman Das, Ph. D., ein Postdoktorand in der Zitrone lab an der Zeit, dieses Forschungs-und jetzt an der Duke-Universität., verwendet CRISPR-Cas9-gen Bearbeiten, um knock out etwa 20.000 Gene in kultivierten Zellen zu finden, die menschlichen Gene sind essentiell für das virus zu erobern. Sie identifiziert fünf Genen, die alle erforderlich waren, die von dem virus. Stellt sich heraus, diese Gene Kodieren Enzyme oder Transporter, die es ermöglichen, die Synthese der Ganglioside. (Transporter-Moleküle, die den Verkehr von Chemikalien über die verschiedenen Kanäle innerhalb der Zellen.)
Ganglioside sind zuckerhaltige Fettsäure-Moleküle. Das Enzym Ceramid-glucosyltransferase erstellt Ganglioside. Und das gen UGCG kodiert für das Enzym.
„UGCG war der Täter, der fünf Gene, die beleuchtet unser Bildschirm mithilfe von CRISPR-Cas9,“ Lemon sagte.
Die Forscher dann ausgeschlagen UGCG, die verhindert HAV-Infektion. Sie auch behandelt Leber-abgeleitete Zellen, die mit einem chemischen inhibitor der Ceramid-glucosyltransferase um zu verhindern, dass beide eHAV und nHAV Infektion.
Die Forscher injizierten synthetischen HAV-RNA direkt in Zellen zu entdecken, dass die virale RNA repliziert gut, was darauf hindeutet, dass Ganglioside wurden erforderlich für den Eintritt des virus in die Zellen, aber nicht erforderlich, um Kopien seines Genoms, oder neue virus-Partikel, sobald es in die Zellen.
Nachfolgende Experimente zeigten, dass—in Abwesenheit der Ganglioside—beide nackt-und quasi-umhüllte HAV-Partikel haben in der Tat erhalten Sie einen Teil des Weges in die Zelle, aber Sie am Ende stecken in einem Fach genannt Lysosom. Die virale Replikation findet nicht statt. Wenn die Forscher wieder Hinzugefügt Ganglioside, die angesammelten Viren verwendet, die Ganglioside, zu beenden das Lysosom und setzen Ihre invasion in die Zelle, der am Ende die Freigabe Ihrer Genome in der Zelle Zytoplasma, wo das virus dann begann sich zu replizieren.
„Das bedeutet, dass Ganglioside sind unerlässlich für eine late-Schritt-Eintrag von HIV in Zellen“, sagt Anshuman Das, Ph. D., ein Postdoktorand in der Zitrone lab an der Zeit, dieses Forschungs-und jetzt an der Duke University. „Sie fungieren als wahre Rezeptoren.“