蚊子传播的病毒性疾病以前仅限于热带地区，现在正在越来越多的地区出现。根据世界卫生组织的说法，登革热病毒每年影响全球约4亿人，目前没有已知的治疗方法。最近的研究揭示了登革热和许多其他病毒在宿主内繁殖的意想不到的方法，这可能导致新抗病毒治疗和疫苗的开发。
曾经仅限于热带气候的蚊子传播病毒性疾病现在正在上升。根据世界卫生组织的估计，登革热病毒每年在全球感染大约4亿人，目前没有可以对抗这种疾病的治疗方法。斯托威医学研究所的研究最近揭示了登革热和其他各种病毒在宿主内复制的惊人机制，为开发创新的抗病毒疗法和疫苗提供了潜在途径。
由斯托威博士生研究员卢西亚娜·卡斯特拉诺在副研究员阿里尔·巴齐尼博士的实验室领导的研究，结果于2024年7月22日发表在《分子系统生物学》上，表明登革热病毒基因组利用较低效的密码子或“词汇”通过劫持宿主细胞的机械装置进行复制和传播来生成其蛋白质。密码子是由三个核苷酸组成的一组，作为遗传语言中的“单词”，帮助形成蛋白质。研究发现，数百种其他病毒在感染蚊子和人类宿主时也使用较低效的“单词”。
巴齐尼表示：“现在我们已经识别出登革热和其他病毒在细胞感染过程中的密码子使用情况，这为潜在地预防这些严重疾病提供了宝贵的见解。”
卡斯特拉诺补充道：“在宿主细胞和病毒入侵者之间的斗争中，双方都需要蛋白质来启动防御。这是一个持续的斗争。”
登革热病毒需要其单链RNA基因组中编码的蛋白质进行传播，但它无法独立产生这些蛋白质。因此，病毒依赖宿主细胞的蛋白质合成机械装置，这使研究人员怀疑它会优选使用与人类和蚊子相似的密码子或“语言”。
巴齐尼解释道：“遗传密码在所有生物体中是通用的，包含64个密码子——三核苷酸序列，定义形成蛋白质的氨基酸。”
遗传密码的性质使得多个密码子可以对应同一种氨基酸。用作这个目的的密码子被称为同义密码子，类似于语言中的同义词。
然而，就像同义词可以具有不同的含义一样，每个同义密码子具有独特的特征，这可以影响细胞产生蛋白质的效率和RNA的稳定性。此外，特定的同义密码子可能在一个物种中效果良好，但在另一个物种中可能效果不佳，这个概念被称为密码子最优性。巴齐尼实验室研究人类和其他脊椎动物的密码子最优性，而这项研究标志着研究人员首次在蚊子基因组中识别出独特的最优性密码。
研究人员发现，登革热病毒倾向于使用被认为对蚊子和人类均不最优的同义密码子，这与他们最初的预期相反。
卡斯特拉诺表示：“我们感到震惊的是，登革热病毒更多依赖于宿主的低效密码子，这可能是一种避免宿主抗病毒反应的策略。”
巴齐尼实验室的生物信息学分析师瑞安·麦克纳马拉解释道：“当病毒感染宿主时，它们会发生突变。令人惊讶的是，我们的研究发现，登革热病毒基因组中向这些低效密码子转变的突变实际上增强了病毒在蚊子和人类细胞中的繁衍能力。”
团队还分析了多种其他人类感染病毒，发现许多病毒（如HIV和SARS-CoV-2）也在与人类相关的情况下偏好使用低效密码子。这表明这些病毒已经适应使用“低效”的基因组成，以便以对其生存有利的方式利用宿主细胞资源。病毒之间的这种共同偏好提供了对其进化路径的见解，以及宿主与病原体之间关系随时间演变的方式。
巴齐尼指出：“从本质上讲，这项研究改变了我们对病毒与宿主细胞之间相互作用的看法。”
卡斯特拉诺补充道：“展望未来，我们旨在更好地理解病毒如何利用这些低效密码子受益的机制，以及它们可能操控的分子以获得优势。”
美国疾病控制和预防中心报告称，自去年以来，美洲的登革热病例已翻番，突显了美国感染风险的增加。
巴齐尼警告：“随着蚊子迁移到更广泛的全球地区，我们需要认真考虑如何反击登革热和其他蚊子传播的病毒感染。”
