一只懂金融的HIV如何对冲它的筹码

降噪和稳定命运的新型转录后反馈机制

Weinberger团队使用数学建模、成像和遗传学相结合的方式证明，HIV选择性剪接发生在转录后。曾经，科学家们认为，剪接（splicing）发生在转录同时，这项研究提出异议，揭示了第一个转录后剪接。

　　

干细胞是一种具有无限可能的细胞。过去几十年来，科学家们一直困惑干细胞如何在保持干细胞状态、继续分裂和专门化为特定细胞类型之间抉择。

有意思的是，HIV同样也面临相同抉择：什么时候开始增殖；什么时候关闭隐藏，以备来日卷土重来。

“像你运用多样化的金融方法投资，生物学也可以用类似的方式对冲赌注，”Gladstone 研究所细胞电路中心主任Leor S. Weinberger博士解释。“通过分散投资高风险、高收益股票和其他低风险、低收益的储蓄产品，有助于投资者抗击市场波动。类似地，HIV也处于一个波动的环境，它同时制造活跃和休眠感染。”

然而，如果HIV仅是在这两种命运之间随机切换的话，它又是如何保持在其中一种状态的呢？Weinberger实验室正式回答了这个长期存在的问题。他们的发现发表在著名科学期刊《Cell》。

惟利是图的病毒

保持在活跃或潜伏状态让HIV持续获益。

活跃状态让病毒感染更多细胞，潜伏状态让病毒悄无声息地长期存活。抗逆转录病毒药物对处于待机状态的潜伏病毒无效，一旦药物停止，这些病毒就会被迅速激活。由于无法彻底绞杀潜伏病毒，HIV不能根治。

此前，Weinberger课题组证明，HIV利用基因表达的随机波动生产这两类病毒。“即使两个细胞内的基因完全相同，一个可能倾向生产大量蛋白质，另一个却产量较小，”Weinberger实验室的博后学者、共同一作Maike Hansen说。“这种随机波动被称为‘噪音（noise）’，绝不能忽视噪音的作用，因为它可以决定细胞命运和功能。”

HIV为了表达它的基因，使用了一种被称为选择性剪接的机制，本质上是病毒切割部分基因组，然后将它们排列成不同组合。实时观察单个细胞，研究人员发现，HIV劫持了 一种奇异的剪接形式来调整它的随机噪音。而噪音的调节决定了病毒保持活性或潜伏性。时下最热的单细胞转录组测序，来了解一下

“我们发现HIV使用了一段特别低效的拼接形式，”Hansen说。“令人惊讶的是，如果它变得高效起来，细胞就会生产低活性的病毒。看似浪费能量的低效率过程，实际上是更好地‘督促’HIV维持活跃状态决定。”

Weinberger团队使用数学建模、成像和遗传学相结合的方式证明，这种选择性剪接发生在转录后，在此期间，DNA的遗传信息被复制为RNA分子。曾经，科学家们认为，剪接（splicing）发生在转录同时，这项研究提出异议，揭示了第一个转录后剪接。

HIV靶向治疗策略

“剪接电路提示了一个与众不同的HIV治疗策略，”Weinberger说。“过去一段时间，有人提出‘锁定HIV’潜伏期，阻止其重新激活的目标，但如何做到这一点，无人晓得。”

如今，研究人员打算利用病毒剪接电路不断迫使HIV回到潜伏期，实现“锁定和阻断”疗法。

后记

这种生物学新基本机制的揭示对其他领域具有更广泛的意义。约10-20%基因可能发生低效剪接，这些电路可用于最小化基因表达的随机波动，从而解释其他生命体的决策指导方针。

免费索取康成生物Arraystar LncRNA芯片资料

原文检索：A Post-Transcriptional Feedback Mechanism for Noise Suppression and Fate Stabilization

（生物通：伍松）