通过新发现的进化途径发现病毒适应

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员和他们的同事们已经发现了一条新的进化道路的证据，并且更深入地了解病毒等生物如何能够适应环境。

加州大学圣地亚哥分校生物学家在3月30日出版的“科学”杂志上描述了他们的研究结果，他们用细菌病毒进行了一系列实验，发现它可以像预期的那样感染“正常”宿主，但也可以通过以前在进化中看不到的过程 - 获得感染新主机目标的能力。研究人员表示，他们的研究结果解决了基因如何获得新功能以及如何通过突变来缓解从一个宿主到另一个宿主的传播问题，这些研究结果可用于研究病毒性疾病，如寨卡病毒，埃博拉病毒和禽流感。

“这项研究向我们展示了病毒比以前预期的更具适应性，”加州大学圣地亚哥分校生物科学助理教授，该论文的资深作者贾斯汀迈耶说。“通过了解病毒如何实现进化灵活性，我们对如何设置路障以阻止新疾病的出现有了新的认识。”

病毒通过附着在细胞表面的分子受体上而感染。这些受体是病毒进入细胞必须打开的“锁”。锁的“钥匙”是称为宿主识别蛋白的病毒蛋白。在这一领域工作的研究人员专注于突变如何改变这些蛋白质键 - 以及哪些变化允许它们访问新锁。多年来科学家们已经知道，病毒可以通过相对较少的突变获得新的密钥，但是它们还没有解决这些突变首次出现的谜团。

这个问题促成了加州大学圣地亚哥分校，东京地球生命科学研究所和耶鲁大学的研究人员的共同努力。

Meyer实验室的Katherine Petrie领导了该项目的lambda实验，这是一种感染细菌但不感染人类的​​病毒，可以在实验室测试中获得广泛的灵活性。研究人员发现，lambda通过违反公认的分子生物学规则克服了使用新受体的挑战，通过该规则将遗传信息转化为蛋白质 - 构成活细胞和病毒的分子。

Petrie及其同事发现，单个基因有时会产生多种不同的蛋白质。λ病毒进化出一种易于结构不稳定的蛋白质序列，导致产生至少两种不同的宿主识别蛋白质。幸运的是病毒 - 但不是它的宿主 - 这些不同类型的蛋白质可以利用不同的锁。

“我们能够捕捉这一进化过程，”该研究的第一作者皮特里说。“我们发现蛋白质的'错误'允许病毒感染其正常宿主以及不同的宿主细胞。蛋白质的这种非遗传变异是从单个DNA基因序列获取更多功能的一种方式。这就像购买 -蛋白质的一对一特殊。“

研究人员现在正在寻找他们新发现的进化现象的进一步例子，并寻找它的常见现象。它们也在大规模向下移动，以探索关注单个分子过程的新途径的细节。

“这是一种非常非典型的改编，因为它是一种进化创新，”迈耶说。