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腸道病毒利用腸內菌的成分增加病毒穩定性及感染力

腸胃道內細菌生長的研究已經有好長一段歷史,最有名而且耳熟能詳的例子,莫過於是對我們身體有幫助的乳酸菌跟好喝的優格了!不過研究往往都注重在細菌跟宿主之間兩者之間的關係,事實上,腸胃道內充滿著各式各樣的生物:各種細菌以及病毒,這篇期刊論文中,來自美國德州的研究團隊對宿主、細菌與病毒(小兒麻痺病毒,poliovirus)之間複雜的三角關係,進行了一系列的研究。

實驗結果分為兩個部分:

  1. 細菌上細胞壁的脂多醣(LPS,lipopolysaccharide)能夠讓病毒在高溫下更穩定,病毒接上細菌身上的LPS之後顯得更加的穩定。
  2. LPS能夠使病毒更容易跟宿主細胞上的受體(PVR, poliovirus receptor)結合。

在第一個實驗,研究團隊使用了三種方法,驗證了接上LPS之後的小兒麻痺病毒將更能在高溫下存活,除了平常能夠想像的計算病毒量之外,還利用病毒被破壞時放出RNA的特性,設計了離心、螢光等物理方法,來驗證病毒的穩定性,實驗發現,與LPS結合的病毒,的確有較高的穩定性,需要更高的溫度才能使其破壞。在第二個實驗,利用同位素法將病毒標定可以偵測與HeLa cell結合的病毒量,實驗證實,在LPS存在的情況下,與HeLa cell結合的量明顯比對照組(PBS)來得多。

而後,實驗團隊也找到了突變種病毒株VP1-T99K,此病毒株在攝氏40度以下的環境,也就是一般宿主體內的環境,會降低與LPS的結合強度,進而降低了自己的穩定性。(有趣的是,如果超過攝氏40度,VP1的結構就會改變並且恢復與LPS的結合能力以及穩定性。)

藉由找出腸道內病毒與細菌之間的關係,或許可以利用這機制有效調整腸道的生態環境,藉此治療某些與腸道生態系有關的疾病,包含文中提及的糖尿病以及肥胖。不知道大家有沒有甚麼有趣的想法呢?

圖一(文中Figure 1 A, B): 病毒存活量在經過LPS以及peptidoglycan處理之後明顯較其他處理來得高。(C): LPS處理後的160S(沒有被破壞仍保留RNA的病毒)訊號明顯較對照組來得高,相對的對照組只有80S(被破壞RNA消失的病毒)的訊號(圖片來源: https://doi.org/10.1016/j.chom.2013.12.004

圖二(文中Figure 2C):經由LPS處理之後的病毒,與宿主細胞的PVR結合能力明顯提升。(圖片來源: https://doi.org/10.1016/j.chom.2013.12.004

參考資料:

  1. Robinson, C. M., Jesudhasan, P. R., & Pfeiffer, J. K. (2014). Bacterial lipopolysaccharide binding enhances virion stability and promotes environmental fitness of an enteric virus. Cell host & microbe15(1), 36-46.
    https://doi.org/10.1016/j.chom.2013.12.004

 

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譚承恩

2012年台大生技系及資訊系雙主修畢業,曾在校內醫工所參與國科會大專生計畫、以及加入合成生物學競賽(iGEM)團隊,目前就讀台大資訊所,從事生物資訊(尤其是代謝體學)的研究。希望能藉由Investigator的平台,將更多創新的科學研究訊息傳遞給更多的人。

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