HAP2能讓兩個(gè)細(xì)胞無縫結(jié)合
? ? ? ? ? 有性生殖與病毒感染事實(shí)上存在很多共同之處。根據(jù)一項(xiàng)新的研究，這兩種過程依賴于單個(gè)蛋白HAP2，這種蛋白能夠讓兩個(gè)細(xì)胞（如精細(xì)胞和卵細(xì)胞）無縫融合，或者讓一個(gè)病毒與細(xì)胞膜融合。蛋白HAP2在病毒、單細(xì)胞原生動(dòng)物、很多植物和節(jié)肢動(dòng)物中廣泛存在，這提示著這種蛋白是在地球上的生命歷史極早期發(fā)生進(jìn)化的。
? ? ? ? ? 相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年2月23日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“The Ancient Gamete Fusogen HAP2 Is a Eukaryotic Class II Fusion Protein”。
進(jìn)化新細(xì)節(jié)
? ? ? ?這一發(fā)現(xiàn)揭示出性進(jìn)化的新細(xì)節(jié)。
這種蛋白作為一種幾乎通用的生化“栓”能夠?qū)蓚€(gè)細(xì)胞膜變成一個(gè)細(xì)胞膜，從而導(dǎo)致遺傳物質(zhì)結(jié)合在一起，這是有性生殖的一個(gè)必需的步驟。關(guān)于這種蛋白功能的新細(xì)節(jié)可能有助抵抗瘧疾等寄生蟲病，改善控制害蟲的努力。論文共同通信作者、美國馬里蘭大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)與分子遺傳學(xué)系的William Snell教授說，“我們的發(fā)現(xiàn)證實(shí)大自然具有有限的方式讓兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞?！?/span>
? Snell說，“一種首先讓性進(jìn)化成為可能并且仍然在地球上很多有機(jī)體的有性生殖中使用的蛋白與登革熱病毒和寨卡病毒用來入侵人細(xì)胞的蛋白是相同的?！?/span>
生殖細(xì)胞融合必不可少的HAP2
? ? ? ? Snell和他的同事們?cè)谝环N被稱作萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的單細(xì)胞綠藻中研究了蛋白HAP2。HAP2在單細(xì)胞原生動(dòng)物、植物和節(jié)肢動(dòng)物中是比較常見的，不過它并未在真菌或人類等脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)到。Snell和他的合作者們以及其他研究團(tuán)隊(duì)之前的研究結(jié)果表明在具有這種蛋白的有機(jī)體中，HAP2是它們的生殖細(xì)胞融合所必不可少的。但是它的精確機(jī)制仍然是不清楚的。
分析比較HAP2和病毒融合細(xì)胞的氨基酸序列
? ? ? ? ?就當(dāng)前的這項(xiàng)研究而言，Snell和他的團(tuán)隊(duì)利用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)分析工具對(duì)衣藻蛋白HAP2和已知的病毒融合蛋白的氨基酸序列進(jìn)行比較。這些結(jié)果提示著它們存在顯著的相似性，特別是在一個(gè)被稱作融合環(huán)的區(qū)域中。這個(gè)融合環(huán)區(qū)域能夠讓病毒融合蛋白成功地侵入細(xì)胞中。Snell推斷，如果HAP2像一種病毒融合蛋白那樣發(fā)揮功能，那么破壞它的融合環(huán)應(yīng)當(dāng)阻斷它將生殖細(xì)胞融合在一起的能力。
果然，當(dāng)Snell團(tuán)隊(duì)僅改變衣藻蛋白HAP2融合環(huán)上的單個(gè)氨基酸時(shí)，這種蛋白完全喪失了它的功能。生殖細(xì)胞能夠附著在一起，但是它們不能夠完成最后的一步：它們的細(xì)胞膜融合。類似地，當(dāng)該團(tuán)隊(duì)加入一種結(jié)合到HAP2融合環(huán)上的抗體時(shí)，這些生殖細(xì)胞也不能夠融合在一起。Snell說，“我們對(duì)這些結(jié)果感到非常震驚，這是因?yàn)樗鼈冎С治覀冡槍?duì)HAP2蛋白提出的新的功能模式。但是我們需要可視化觀察HAP2蛋白的結(jié)構(gòu)，從而確信它與病毒融合蛋白具有類似的功能?！?/span>
? ? ? ? Snell接觸了法國巴斯德研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、病毒學(xué)研究專家Felix Rey。巧合的是，Rey和他的同事們剛利用X射線衍射晶體分析技術(shù)解析出衣藻蛋白HAP2的結(jié)構(gòu)。Rey的結(jié)果證實(shí)確實(shí)，HAP2在功能上與登革熱病毒和寨卡病毒融合蛋白完全一樣。Rey說，“衣藻蛋白HAP2以與這些病毒融合蛋白相同的方式發(fā)生折疊。這種類似性是明確無誤的?！?/span>
HAP2可能控制瘧疾
? ? ? ? 在很多種有機(jī)體（包括致病性的原生動(dòng)物、入侵植物和破壞性的害蟲）中，HAP2似乎是細(xì)胞融合所必需的。迄今為止，每個(gè)已知的HAP2蛋白版本在融合環(huán)區(qū)域共享一個(gè)關(guān)鍵性的氨基酸。正因此如此，HAP2可能是開發(fā)疫苗、療法和其他控制方法的一種有前景的靶標(biāo)。
Snell對(duì)可能能夠控制瘧疾備感鼓舞。瘧疾是由單細(xì)胞原生動(dòng)物惡性瘧原蟲導(dǎo)致的。Snell注意到瘧原蟲具有復(fù)雜的依賴于蚊子和人類宿主的生命周期。Snell說，“開發(fā)一種阻斷瘧原蟲生殖細(xì)胞融合在一起的疫苗將會(huì)是向前邁出的一大步。我們的發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地提示著靶向HAP2的新策略，這些策略可能能夠破壞瘧原蟲生命周期的蚊子傳播階段?！?/span>
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