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过度活跃的食物质量控制系统会引发食物过敏

30多年来,食物过敏现象在发达国家急剧增加。例如,美国有多达8%的儿童现在对牛奶、坚果、鱼类和贝类等食物产生了可能致命的免疫系统反应。但科学家们一直在努力解释为什么会这样。

一种流行的理论认为,食物过敏的产生是因为现代环境中缺乏诸如寄生虫等自然病原体,而这反过来又使进化来应对这种自然威胁的免疫系统对某些食物过敏。

在1月14日发表在《细胞》杂志上的一篇论文中,四名耶鲁大学免疫生物学家对食物过敏的增加提出了一个更广泛的解释——我们的食物质量控制系统被夸大激活,这是一个复杂的高度进化的程序,旨在保护我们不吃有害的食物。他们认为,现代环境中存在的非自然物质(包括加工食品)或环境化学物质(如洗碗精),以及天然微生物暴露的缺失,在破坏食品质量控制计划方面发挥了作用。

科学家们认为,这一理论可以为未来治疗或预防食物过敏奠定基础。

“在我们完全了解潜在的生物学之前,我们无法设计出预防或治疗食物过敏的方法,”合著者鲁斯兰·梅兹托夫(Ruslan Medzhitov)说,他是免疫生物学斯特林教授,也是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员。“如果你不知道一辆普通汽车是如何工作的,你就不可能成为一名优秀的汽车修理工。”

在所有动物的生物学中存在的质量食品控制程序包括感官卫士——如果某些东西闻起来或尝起来不好,我们就不吃它。肠道中有哨兵——如果我们摄入毒素,它们就会被检测出来并被排出体外。在后一种情况下,免疫系统的一部分以及神经系统的副交感神经也会调动起来,帮助消除威胁。

这种免疫系统反应会引发过敏,包括食物过敏,这一事实导致了所谓的食物过敏的“卫生假说”。该理论认为,由于缺乏诸如寄生虫等自然威胁,这部分免疫系统变得高度敏感,更有可能对某些食物群中普遍无害的蛋白质产生反应。这有助于解释为什么生活在农村地区的人比生活在城市地区的人更不容易发生食物过敏。

然而,梅德日托夫指出,在发达国家寄生虫被消灭后很长一段时间内,食物过敏率仍在急剧上升。因此,耶鲁大学的研究小组现在推断,其他环境因素影响天然食品质量控制系统中的活动,并导致免疫系统对某些食物过敏原的过敏反应。

Medzhitov说:“其中一个因素是卫生产品使用的增加和抗生素的过度使用,其次是饮食的改变和加工食品消费的增加,减少接触天然种植的食物,改变肠道微生物组的组成。”“最后,食品防腐剂和环境化学物质(如洗碗洗涤剂)的引入引入了新的免疫系统监测元素。”

研究小组认为,总的来说,环境中的这些变化有效地触发了食品质量控制反应,使免疫系统对食物蛋白质的反应就像它对有毒物质的反应一样。

Medzhitov说:“这是一种关联。”

他说,食物过敏与许多其他疾病没有什么不同,这些疾病是由正常生物反应的异常版本引起的。作者认为,了解正常过程的潜在生物学,如食品质量控制系统,将有助于研究人员识别潜在的罪魁祸首,不仅是食物过敏,还有其他疾病。

耶鲁大学的共同作者是埃斯特·弗洛斯海姆(Esther Florsheim),前博士后研究员,Zuri Sullivan,博士后研究员,以及William Khoury-Hanold,耶鲁大学免疫学系的博士后研究员。

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不同意占据了大脑的大部分空间

耶鲁大学的研究人员发明了一种方法,可以同时窥探正在讨论的两个人的大脑。他们的发现不会让那些正在争论政治或社会问题的人感到惊讶。

当两个人意见一致时,他们的大脑会表现出一种平静的同步性活动,集中在大脑的感觉区域。然而,耶鲁大学领导的一个研究小组1月13日在《人类神经科学前沿》(Frontiers in Human Neuroscience)杂志上报告称,当他们意见相左时,大脑中涉及高级认知功能的许多其他区域就会被调动起来,因为每个人都反对对方的观点。

“我们的整个大脑是一个社会处理网络,”资深作者乔伊·赫希(Joy Hirsch)说,她是伊丽莎白·米尔斯(Elizabeth Mears)和豪斯詹姆森精神病学教授、比较医学和神经科学教授。“然而,不同意比同意需要更多的大脑空间。”

在这项研究中,来自耶鲁大学和伦敦大学学院的研究人员招募了38名成年人,要求他们对诸如“同性婚姻是公民权利”或“大麻应该合法化”等一系列声明表示同意或不同意。根据参与者的回答将他们配对后,研究人员使用一种称为功能性近红外光谱的成像技术来记录他们在面对面讨论时的大脑活动。

当人们意见一致时,大脑活动是和谐的,并且倾向于集中在大脑的感觉区域,比如视觉系统,这大概是对他们伴侣的社会暗示的回应。然而,在争吵期间,大脑的这些区域就不那么活跃了。与此同时,大脑额叶的活动增加了,额叶是高级执行功能的中枢。

“当我们意见一致时,大脑之间就有了同步性,”赫希说。“但当我们意见不一致时,神经耦合就会断开。”

赫尔希指出,在两极化的政治环境中,理解我们的大脑在表达不同意见时是如何运作的尤为重要。

她说,在不和谐中,两个大脑参与了许多情感和认知资源,“就像交响乐团演奏不同的音乐一样”。与此相一致的是,“说话者大脑之间的认知参与较少,而社会互动更多,类似于音乐二重唱。”

这篇论文的首席研究员是亚历克斯·萨拉马-曼托(Alex Salama-Manteau),他曾是耶鲁大学(Yale)经济学研究生,现在是Airbnb的数据科学家。耶鲁大学哈斯金斯实验室的研究科学家马克·提德(Mark Tiede)是这篇论文的第二作者。

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脑组织提供了PTSD病因的线索

事后分析大脑组织的人被诊断出患有创伤后应激障碍(PTSD)可能有助于解释谜团的障碍,如为什么女性更容易和是否抑制了免疫系统扮演了一个角色在处理压力的反应,由耶鲁大学一个研究小组发现的。

对大脑前额叶皮层四个区域的基因表达模式的分析显示,在诊断患有创伤后应激障碍的人和未诊断患有创伤后应激障碍的人之间存在明显的差异。前额叶皮层是大脑中与高级认知功能和执行控制相关的区域。研究人员在12月21日的《自然神经科学》杂志上报告说,基因活性的主要差异特别影响了PTSD患者的两种细胞类型——抑制神经活动的中间神经元和中枢神经系统中的免疫系统细胞小胶质细胞。

“这些发现表明,综合这些变化可能导致对创伤压力的反应能力受损,”耶鲁大学精神病学研究科学家、该研究的主要作者马修·格根蒂(Matthew Girgenti)说。

约8%的普通民众被诊断为PTSD。但在经历过严重心理压力的人群中——包括参战老兵、难民和袭击受害者——多达35%的人表现出PTSD症状。这些症状包括重新经历创伤性事件,回避他人,以及当暴露于能提醒个人创伤性事件时的高度觉醒。

尽管男性和女性受创伤后应激障碍影响最严重的细胞类型是相同的,但在前额皮质中影响这些细胞的基因表达方面,性别之间存在明显的差异。研究结果表明,这些差异可能有助于解释为什么女性患创伤后应激障碍和其他焦虑症的可能性是男性的两倍多,以及为什么她们可能经历更严重的症状。

大约一半的创伤后应激障碍患者也被诊断为某种形式的抑郁症。然而,研究人员发现,在脑组织中发现的基因表达模式在生物学上与精神分裂症和双相情感障碍的关系比抑郁症更密切。

“这是创伤后应激障碍领域的一个新开端,”耶鲁大学的约翰·克里斯托(John Krystal)指出,他是小罗伯特·l·麦克尼尔(Robert L. McNeil, Jr.)转化研究教授、精神病学、神经科学和心理学教授,同时也是论文的资深合著者。“我们需要新的创伤后应激障碍治疗方法,像这样的研究将为新一代药物开发工作提供科学基础。”

这项研究得到了国家创伤后应激障碍脑库的支持。国家创伤后应激障碍脑库是美国退伍军人事务部下属的组织库,为科学研究收集、处理和分享研究样本。世界银行的负责人是达特茅斯大学(Dartmouth University)和怀特河Junction VA医疗中心的马修·弗里德曼(Matthew Friedman),他是这项研究的共同高级作者。

耶鲁大学的其他资深合著者还有赵宏宇和已故的罗纳德·杜曼。

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如何识别获胜的精子:检查它们的条纹

数以百万计的精子参与到受精的竞赛中,但只有一个在冲向卵子的过程中获胜。

现在,耶鲁大学的研究人员在12月1日的《生活》(eLife)杂志上报告说,他们发现这些胜出的精子拥有一些关键的分子特征,这些特征将它们与剩下的精子区别开来。

精子的尾部排列着一些通道,这些通道含有钙离子,帮助精子通过女性的生殖道。这些钙通道的每个小孔都由四个亚基组成,CatSper 1到4,它们共同发挥着控制精子流动性和导航等功能。

研究人员开玩笑地把它们描述为精子的条纹。

由细胞和分子生理学助理教授钟让居(Jean-Ju Chung)领导的耶鲁大学科学家团队发现,形成这些赛马条纹的一个亚基在精子选择受精过程中至关重要。

利用3D分子成像和人工神经网络建模,钟的实验室设计了一种可视化跟踪和量化雌性小鼠交配后生殖道中的精子的方法。他们发现,精子从子宫进入输卵管的通道中含有完整的Catsper1亚基。其他精子可能因为失去了完整的CatSper离子通道而失去了功能。这些精子变得不能动,被留下。

进入雌性生殖道的精子还有其他一些特征:它们往往已经失去了精子头部的顶体结构,这可能是使卵子受精的前奏。

对精子分子特征和生殖道内相互作用的深入了解,可能有助于提供治疗不育症的新方法,或者反过来说,男性节育。不育男性的CatSper基因中发现了突变,这可能成为生育治疗的目标。Chung说,由于CatSper通道对精子的功能是必要的,阻断它可能会导致非激素避孕药的发展,而且副作用最小,对男性和女性都是如此。

“更好地了解如何选择最适合的精子细胞,以及在雌性生殖道受精后那些剩余的精子是如何被淘汰的,可以改善目前的辅助生殖策略,”钟说。

耶鲁大学的卢卡斯·德是这项研究的第一作者,该研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的支持,并获得了2015年郑获得的古德曼-吉尔曼学者奖(Goodman-Gilman Scholar Award)的资助。

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“老鼠模型”帮助解释我们如何做决定

当人们做出选择时,他们必须评估一系列的变量。风险是什么?回报或成本是什么?这一选择会造成什么破坏?可能的结果是什么?

研究人员使用了大量的技术,从脑部扫描到个人调查,试图衡量在做出这些选择时所涉及的内在冲突。在一项新的研究中,耶鲁大学的研究人员使用了一种通常在我们的指尖就能得到的简单工具——电脑鼠标。

他们发现,当受试者在电脑屏幕上看到各种选择时,他们在做选择时移动鼠标的方式不仅能显示出人们在做决定时的矛盾情绪,而且还能实际预测出他们潜在的偏好和未来的选择。研究结果发表在11月23日的《美国国家科学院院刊》上。

耶鲁大学心理学教授、资深作者梅丽莎·弗格森说:“从理论上讲,老鼠运动中包含的信息不仅可以预测人们会买什么,还可以潜在地回答其他社会问题,比如在大流行期间他们是否会在公共场合戴口罩,或者他们会给谁投票。”

在这项研究中,弗格森、耶鲁大学管理学院的保罗·斯蒂尔曼和俄亥俄州立大学的伊恩·克拉伊比奇在电脑屏幕上记录了大约650名被试者在面对不同赌博选项时的鼠标动作。他们是应该以50%的成功率下注,还是通过并接受一个特定的结果?

参与者在点击选择之前移动鼠标的直接程度可以衡量他们之间的冲突程度。例如,即使一个人最终决定做一个有风险的选择,如果他们的鼠标移动沿这条路向安全的方向移动,这就预示着实验对象可能会厌恶风险。事实上,这些表现出这种漂移动作的受试者在随后的测试中选择了安全的选项。相反,那些鼠标移动直接到达高风险赌注的人在未来的测试中更有可能冒险。

决策的“老鼠模型”有助于解决人们如何做出选择的研究所面临的潜在挑战。正如最近总统选举中不准确的民意调查提醒我们的那样,人们说他们要做的事情和他们实际做的事情有时是不同的。

弗格森说:“如果在调查中被问及,人们可能会说,由于流感大流行,感恩节期间他们会限制家庭聚会的人数。”“但是,如果你在节日期间根据家庭聚会的规模,在电脑屏幕上向他们展示不同的选择,并跟随鼠标移动,你就会发现他们其实有不同的计划。”

弗格森说:“通过在人们做决定时测量电脑鼠标的动作,我们可以更好地了解他们是会坚持到底还是会做一些完全不同的事情。”

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如果做错事的人受到“教训”,孩子们更愿意惩罚

11月23日发表在《自然人类行为》(Nature Human Behaviour)杂志上的一项耶鲁大学(Yale)的新研究显示,许多孩子愿意做出个人牺牲来惩罚犯错的人——如果他们相信惩罚能给犯错的人一个教训,他们的这种意愿就会更强烈。

长期以来,哲学家和心理学家一直在争论,人们惩罚他人的主要原因是为了报复,还是为了传授道德教训。对成年人来说,大多数研究表明,答案是人有两种动机。但是孩子们呢?他们不那么注重社会价值观。

该研究的第一作者朱莉娅·马歇尔(Julia Marshall)说:“孩子们很少接触到有关如何以某种方式行事的社会观念。”马歇尔在莫利·克罗克特(Molly Crockett)的实验室里进行了这项研究,后者是耶鲁大学(Yale)心理学助理教授,也是该论文的资深作者。“我们想知道,孩子们之所以愿意惩罚别人,是因为他们想让做坏事的人付出代价,还是想给坏孩子一个教训,或者两者兼而有之。”

在这项研究中,马歇尔、克罗克特和耶鲁大学博士后丹尼尔·尤德金(Daniel Yudkin)对251名年龄在4到7岁之间的儿童的反应进行了监测。这些儿童观看了一个孩子撕毁另一个孩子的艺术作品的视频。

孩子们首先要决定是否要拿走他们的iPad来惩罚破坏艺术的人。然而,如果孩子们决定惩罚犯法者,他们将不得不做出个人牺牲——他们自己的iPad将被锁起来。

研究人员把孩子们分成两组。第一组被告知,如果他们选择“报应”惩罚,做错事的人将失去使用iPad的机会,但不告知原因。第二组被告知,如果他们惩罚违规者,就会被告知违规者撕掉了画,研究人员称之为“交际”条件。

在第一组中,大约有四分之一(26%)的孩子决定惩罚违规者,即使被告知他们将不能使用自己的iPad。马歇尔说:“报应是儿童做出道德判断的一种驱动力。

然而,第二组的孩子知道违法者会被告知他或她为什么会受到惩罚,他们惩罚的可能性比第一组要高24%。

克罗克特说:“给做错事的人一个教训会激励孩子们惩罚他们,而不是想看到他们的行为受到惩罚。”

马歇尔现在是波士顿学院的博士后研究员,他说:“孩子们似乎在很小的时候就有一种愿望,希望惩罚者得到应有的惩罚,也希望他们下次改进自己的行为。”

克罗克特补充道:“尽管孩子们喜欢报复,但他们也很看重惩罚带来的社会好处。社会学习如何影响惩罚的报应动机和前瞻动机的平衡,是未来研究的重要途径。”

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对于那些严重戒酒的人来说,药物可以帮助他们恢复

耶鲁大学的研究人员在11月19日的《美国精神病学杂志》上报告说,一种曾经用于治疗高血压的药物可以帮助有戒断症状的酗酒者减少或彻底戒酒。

在一项双盲研究中,研究人员给100名被诊断为酒精使用障碍的门诊病人服用哌唑嗪或安慰剂。所有患者在接受治疗前都经历了不同程度的脱瘾症状。

根据研究人员的说法,与服用安慰剂的人相比,服用哌唑嗪的那些症状更严重的人——包括颤抖、强烈的渴望和焦虑以及睡眠困难——酗酒次数和饮酒天数显著减少。这种药物对那些只有很少或没有戒断症状的人几乎没有效果。

“没有现成的治疗经验的人严重的戒断症状,这些人在复发的风险最大,最有可能在医院急诊室,“通讯作者Rajita Sinha说,基金会基金精神病学教授,耶鲁大学神经科学教授,主任压力中心。

哌唑嗪最初是用来治疗高血压的,现在仍然用于治疗男性的前列腺疾病和其他疾病。耶鲁大学之前进行的研究表明,该药物对大脑中的压力中心有效,有助于改善工作记忆,抑制焦虑和渴望。

辛哈的实验室已经表明,在恢复的早期,大脑的压力中心会受到严重的破坏,尤其是对于那些有戒断症状和强烈渴望的人来说,但是,人们保持清醒的时间越长,这种破坏就会减少。她说,哌唑嗪可以通过在康复早期缓解对酒精的渴望和戒断症状,增加患者克制饮酒的机会,从而帮助弥合这一差距。

辛哈指出,目前的哌唑嗪的一个缺点是需要每天服用三次才能有效。

这项研究是在耶鲁压力中心和康涅狄格精神健康中心的临床神经科学研究中心进行的。它得到了美国国立卫生研究院的国家酗酒和酒精滥用研究所和康涅狄格州精神卫生和成瘾服务部门的支持。

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耶鲁团队在研究中找到了保护遗传隐私的方法

Illustration - scrubbing computer data from DNA (Wendolyn Hill插图)

功能基因组学的时代使科学家能够分析疾病和健康中细胞活动的大量数据。实验室之间分享的数据越多,科学家发现与疾病相关的基因的能力就越大。

然而,这种功能基因组数据的广泛共享产生了一个难题,因为它也使个人的遗传隐私更难保护。

在一份新的报告中,耶鲁大学的一个科学家团队开发了一种方法来保护人们的私人基因信息,同时保留研究人员之间自由交换功能基因组数据的好处。

这份报告,11月12日发表在《细胞》杂志上,是由资深作者马克•格斯坦阿尔伯特·L·威廉姆斯教授生物医学信息学和分子生物物理学和生物化学教授,计算机科学,科学和统计和数据,和第一作者Gamze Gursoy,格斯坦的实验室的博士后研究员。

“基因信息是所有信息中最基本的,”格斯坦说。“如果有人获得了你的财务信息,你仍然可以获得一张新信用卡。但一旦基因组进入数据库,你就卡在那里了——你的子孙也是如此。”

Ancestry.com等基因检测服务的广泛使用,已经让个人能够识别他们不认识的亲属。然而,科学家收集的巨大基因数据库也可能被用于不那么有利的用途。

例如,一个怀有恶意并持有从咖啡杯中提取的DNA的人,如果这个人之前参加过一项关于艾滋病的研究,从理论上讲,他就可以确定他是否感染了艾滋病毒。除了潜在的敲诈威胁,人寿保险公司可以拒绝为该个人承保。类似的风险也存在于其他人身上,比如说,患癌症的高风险人群。

隐私风险跨越几代人。由于个人基因组数据永远不会被抹去,一位精神分裂症患者的孙子可能有一天会因为他遗传的患精神分裂症的基因倾向而面临歧视。

此外还有社会风险。例如,敌对的外国政府可以侵入数据库,寻找可能具有破坏性的美国公民基因信息。或者专制政府可以使用一些数据,比如在所谓的优生学项目中,来识别和伤害具有“不良特征”的个人。

“遗传学有一个有问题的历史,”格斯坦说。

为了克服这些隐私威胁,Gursoy和Gerstein开发了一种方法来量化研究中有多少数据可能“泄露”——或包含识别研究中个人的信息。然后,他们能够“消毒”或阻止访问少量个人可识别的遗传信息,同时保留绝大多数数据供研究人员使用。

格斯坦说:“我们可以在保护个人隐私的同时,仍然鼓励人们参与基因研究,这无疑对社会有益。”

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耶鲁大学科学家发现了可以预防莱姆病的蛋白质

耶鲁大学的研究人员发现了一种蛋白质,可以帮助宿主免受由蜱媒螺旋体感染的莱姆病的感染,这一发现可能有助于诊断和治疗这种感染,他们在11月11日的《公共科学图书馆·病原体》杂志上报道。

莱姆病是北美最常见的病媒传播疾病,由感染了螺旋体伯氏疏螺旋体的蜱传播。疾病的病程因人而异,大多数人出现轻微症状,使用抗生素治疗很容易。然而,在一些未经治疗的莱姆病病例中,这种感染可以扩散到心脏、关节、神经系统和其他器官。

在这项研究中,耶鲁大学的团队在酵母中表达了1000多个人类基因,并分析了它们与36个B细胞样本的相互作用。burgdorferi。他们发现一种蛋白质,肽聚糖识别蛋白1 (PGLYRP1),当暴露于细菌中时,就像免疫系统的早期预警信号。当暴露于莱姆病螺旋体时,缺乏PGLYRP1的小鼠体内B的水平高得多。研究人员报告说,burgdorferi比含有该蛋白的小鼠表现出免疫系统功能障碍的迹象。

“刺激人们制造更多这种蛋白质的能力可以帮助抵抗感染,”耶鲁大学的Erol Fikrig说,他是Waldemar Von Zedtwitz的医学教授(传染病)和流行病学教授(微生物疾病)以及微生物发病学教授,也是这项研究的共同通讯作者。

Fikrig和他的同事们也在研究PGLYRP1水平较高的人是否不那么容易被B型肝炎病毒感染。burgdorferi,这将有助于解释为什么一些被感染的人有更好的结果。

耶鲁大学的诺亚·帕姆和亚伦·林是这篇论文的共同通讯作者。耶鲁大学的阿卡什·古普塔(Akash Gupta)、贡贡·阿罗拉(Gunjun Arora)和康纳·罗森(Connor Rosen)是联合作者。

这项研究主要由美国国立卫生研究院和美国国家卫生研究院提供资金支持。亚历山德拉科恩基金会,一个支持莱姆病和蜱媒疾病研究的非营利组织。

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导致COVID-19的病毒在细胞防御上插上了一个插头

新型冠状病毒最隐蔽的伎俩之一是,它可以阻止细胞产生保护性蛋白的能力,而不阻碍其自身的复制能力。

如今,由耶鲁大学(Yale)研究人员组成的多学科团队发现了导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒是如何通过阻止细胞蛋白(包括免疫分子)的生成,从而达到这一目的,并导致其宿主患上严重疾病的。

分子生物物理学和生物化学教授、发表在《分子细胞》(molecular Cell)杂志上的这项研究的共同通讯作者熊永雄表示:“病毒本质上是对宿主细胞进行了重组,通过了解这一机制,我们有希望设计出新的治疗方法。”

此前的研究表明,COVID-19病毒中有一种病毒蛋白,即非结构蛋白1或Nsp1,能够阻断细胞产生新蛋白的能力。但是NsP1在细胞中是如何工作的还不清楚。

通过使用先进的基因筛选和低温电子显微镜(cryo-EM),耶鲁大学的研究小组能够证明Nsp1是SARS-CoV-2最具致病性的病毒蛋白之一。在人类肺细胞中,它可以极大地改变宿主细胞的基因表达,并在本质上形成一个塞子,阻止核糖体(细胞的蛋白质制造机制)接受编码在信使RNA中的新蛋白质的遗传指令。

SARS-CoV-2蛋白Nsp1堵塞信使RNA (mRNA,基因蓝图)进入核糖体的通道,以阻止宿主蛋白的产生。

“这是遗传物质进入的通道,当它被阻断时,就不能产生蛋白质,”熊解释说。“我们以前不了解这种机制,但现在我们知道了。”

这一过程会影响身体许多部位的蛋白质生产,而高水平的Nsp1可能有助于解释为什么有些人在感染病毒后表现不佳,他说。

然而,尚不清楚病毒是如何在细胞失去制造正常蛋白质的能力后,仍然能够使用相同的核糖体在细胞中复制自己的蛋白质,熊说。

耶鲁大学的Sidi Chen和Ivan B. Lomakin是该论文的共同通讯作者。耶鲁大学的袁帅和雷鹏是主要作者。

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