從“無用”到“有用”

　　美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員發現，普通感冒病毒、SARS、肝炎病毒和腦炎病毒等特定類型的病毒都采用一種獨特的機制進行復制，揭示了此前人們未能深入了解的病毒聚合酶特定區域的功能。這項研究有望幫助研究人員改進現有疫苗，也為人們提供了疫苗研發的新途徑。該研究發表在Structure雜志上。

　　有機體內的聚合酶負責讀取并復制遺傳物質。一些病毒中單鏈RNA組成的遺傳物質能引發SARS、流感和小兒麻痹等疾病，而另一些病毒中雙鏈DNA組成的遺傳物質會引發皰疹和結膜炎等疾病。不論病毒的遺傳物質是DNA還是RNA，病毒都會利用宿主細胞的復制機制，強迫其復制病毒自身的遺傳物質，而最終繁殖出來的病毒拷貝會進行傳播并感染其他細胞。

　　DNA病毒等許多有機體的聚合酶都具有"cupped right hand"結構，其原子構型就像一個手掌、手指和拇指。“在由DNA作為遺傳物質的有機體中，手掌結構內有特殊的螺旋結構，這也是大多數酶作用的位點。這一'保真'螺旋是核苷酸(組成RNA和DNA的分子)被識別并復制的地方，”該研究的共同領導者，賓州州立大學化學助理教授David Boehr說。“然而，RNA病毒的聚合酶沒有這種螺旋結構，而是具有另一種被稱為motif D的環狀結構。至今motif D的功能還是一個迷。”

　　為了解開motif D功能之謎，Boehr及其同事研究了脊髓灰質炎病毒株，這種RNA病毒與感染人類的許多其他RNA病毒相似。通過核磁共振分析 (檢測原子的物理和化學特性來確定有機化合物的結構)，研究人員發現motif D在功能上相當于其它病毒聚合酶中的螺旋結構。“此前，motif D被認為沒有功能，或者為聚合酶的結構提供某種支撐，”Boehr說。“但我們發現它負責識別核苷酸，并確保新RNA復制的準確性，盡量減少復制錯誤。”

　　研究人員認為，脊髓灰質炎病毒株中發現的motif D的功能，可以應用于普通感冒等許多其他RNA病毒。此外，逆轉錄病毒motif D的功能可能也相似，HIV等逆轉錄病毒通過逆轉錄酶從RNA逆轉錄為DNA來進行復制。“還需要進一步研究，以確認逆轉錄病毒motif D是否也具有同樣的重要作用，”Boehr說。

　　研究人員希望motif D能為疫苗研究提供新的方向。“既然motif D是確保遺傳物質復制準確性機制的一部分，就有望利用這一點開發更安全更有效的疫苗，”Boehr說。他解釋道，滅活或減毒疫苗的作用是給接種人的免疫系統提供敵人的“圖像”。一旦免疫系統認識了病毒，當其與野生的有害病毒接觸時就能識別和抵御病原體。

　　不過這一策略的問題在于，減毒的疫苗版病毒在引入人群后，可能發生進化并最終回復為野生型有害病毒。“理想情況是，疫苗在人體細胞中的每一個拷貝都依然是無害的原版，”Boehr說。“通過對motif D進行微調，使病毒復制的保真機制更加精確，就能降低疫苗自發突變或進化的可能性。”研究人員認為，該研究也為那些還沒有有效疫苗的RNA病毒提供了新的疫苗研發途徑。