通讯作者m .马丹先生,博士的圣裘德结构生物学。
流感(猪流感)病毒不断地经历一场通过获取新的突变进化和适应的过程。科学家们圣裘德儿童研究医院增加了一层新的理解解释为什么和流感病毒如何改变。可访问的“生存”的模式提供了一个互补的观点更广泛认可的“适者生存”的方式进化。这项工作发表在今天科学的进步。
病毒进行快速进化通量由于恒定的基因突变。这种快速的变化就是为什么人们每年注射流感疫苗,因为我们需要解决最新的流感变种,已成为占主导地位的压力。我们经常看到这些突变的环境中进化的传统观念,健康决定了哪些变异病毒变体成为一个占主导地位的人口压力。的圣裘德团队研究这个理论和定义的另一种进化原则,他们提出这是一个进化的关键驱动因素,称为“变种可访问性”。
亚历山大,领导的研究,博士m .马丹先生博士,圣裘德部门结构生物学和卓越中心的数据驱动的发现,涉及创建模型的突变可访问性帮助预测如何以及为什么特定的突变病毒进化期间出现在人群中。
变体的赏识作用可访问性
基因组字母只有四个字母代表核苷酸:(一)denosine (T) hymine uanine (G)和(C) ytosine。组内三个核苷酸编码蛋白质的基因被称为一个密码子。密码子像组装蛋白质的秘诀,编码为一个特定的氨基酸。突变发生在核苷酸改变,例如,在复制。这种改变会导致不同的氨基酸被用于制造蛋白质。但并不是所有的突变同样有可能出现,先生和发现。
“基因复制的过程中有内置的固有偏见,比如相对轻松的突变为C而不是一个G,”先生解释道。“这意味着这种a到c的突变体的突变较大,和幸存的变异将主要从这个池,尽管可能会有一个装配序列与一个活化突变。”
使用流感病毒作为一个案例研究,和先生这一概念翻译成他是数学模型。他们的模型允许研究人员预测未来演变的路径基于变异的可访问性。特别感兴趣的是探索特定的蛋白质网站如何获得或失去被修改后的能力获得突变。然后他们检查这个损益如何影响蛋白质的功能。
磷酸化是一个这样的修改。它发生在一个磷酸盐分子被添加到特定的氨基酸的蛋白质。的流感,磷酸化可以帮助病毒劫持宿主分子途径调解成功的感染。这样的突变可能是过去的流感大流行的关键,这些数据集,和先生用于开发他们的模型。
通讯作者p·亚历山大,博士圣裘德结构生物学。
大奖活动的重要性
模型也有助于研究人员更好地理解long-conceptualized突变特性,头奖的事件。这些突变发生偶然在人口的增长,导致连续见过在后代中获益。“基因型的更容易,这些特定大奖活动更加频繁,因为它仅仅是一个概率事件,”解释。“如果一个特定基因一百倍更有可能获得一个特定的突变,你会发现大奖活动更频繁地发生比例。这些事件是重要的进化和变异主要由驱动如何访问。”
更容易突变可能是主要的人口,尽管他们可能不是适当的突变。“如果获得适当的突变的概率是一个数以百计的数万亿,“Gunnarsson说,“它在人口达到固定的可能性,即使是适者突变,很低。当你有大奖突变发生的多个实例,从统计数据来看,这种变体的患病率大大增加,即使是不适合到另一个地方相比,更符合但不容易变异。”
促进我们理解突变进化系统的偏差和预测结果
变异的概念可访问性是它的简单优雅,但是像大多数事情在本质上,这是一个平衡的统计概率。突变的概率事件和差异的特定核苷酸改变密码子冗余(多为同一氨基酸密码子),它是一个组件之间的微妙的平衡驱动进化的路径。
“进一步加强我们对生化突变偏见的理解(例如,在复制)病毒可以打开新的方向和可能性,因为它会给更好的深入了解病毒可能演变,“先生说。事实上,模型被应用于流感病毒如何改变了历史数据的框架内突变可更准确地预测病毒进化。
预测病毒进化结果基于可达性的兴趣流感专家理查德威比博士的圣裘德部门宿主的相互作用和导演的世界卫生组织合作中心的生态学研究在动物和鸟类流感。
“有许多场景的公共卫生,我们试着预测流感病毒的进化路径,包括选择最合适的为未来的流感疫苗,”威说。“生存访问的模型将赋予这些预测和允许我们识别病毒更容易令人担忧的特质更自信。”
该模型也适用于除了流感甚至病毒学和引导进一步研究突变偏差在不同的疾病。在癌症,例如,对病理模型可以帮助回答许多问题,比如为什么特定的cancer-driving或耐药性突变反复表面。
“我们的模型可以应用于帮助预测一个特定类型的突变是否可能成为肿瘤司机或耐药突变的一个特定的治疗,”先生说。“我们希望我们的工作能够刺激研究描述突变偏见驾驶病毒和肿瘤的进化。如果我们可以量化和更好地理解生化过程导致突变的偏见,那将是非常宝贵的预测进化遗传系统突变的结果。预测结果的能力将使我们能够做好准备当他们最终展开。”
作者和资金
这项研究是支持由英国医学研究理事会(MC_U105185859)和ALSAC赞助,筹集资金和组织意识圣裘德。
圣裘德儿童研究医院
圣裘德儿童研究医院领导世界理解的方式,治疗和治疗儿童癌症,镰状细胞病和其他危及生命的疾病。这是唯一的国家癌症Institute-designated综合癌症中心专门负责的孩子。开发的治疗圣裘德推动整个儿童癌症存活率从20%到80%自医院开设了60多年前。圣裘德股票突破它使帮助医生和当地医院和世界各地的癌症中心的研究人员提高治疗和护理的质量,甚至更多的孩子。要了解更多,请访问stjude.org,读圣裘德进步博客,并遵循圣裘德在社交媒体上@stjuderesearch。