原來有性繁殖和病毒感染實際上具有共同點，最新的一項研究指出，這兩個過程都需要相同的一個蛋白質(zhì)：HAP2，用于促使兩種細(xì)胞無縫融合，例如精細(xì)胞和卵細(xì)胞，或病毒與細(xì)胞膜融合。在病毒，單細(xì)胞原生動物和許多植物和節(jié)肢動物中這種蛋白質(zhì)廣泛存在，這表明這種蛋白質(zhì)也許在地球歷史的早期就出現(xiàn)了。

這一發(fā)現(xiàn)公布在2月23日的Cell雜志上，研究揭示了有關(guān)性進(jìn)化的新概念，這種蛋白質(zhì)作為一種將近通用的生化“關(guān)鍵”因子，幫助兩個細(xì)胞膜融合成一個，促進(jìn)遺傳材料的重組，這也就是有性繁殖的一個必要步驟。

文章作者，馬里蘭大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)系教授William Snell說：“我們的研究結(jié)果表明，自然界具有一種限制數(shù)量的方式，幫助細(xì)胞細(xì)胞融合成一個單一的細(xì)胞。

“這種蛋白質(zhì)目前仍然被許多地球生物用于有性繁殖，同時也就是登革熱和寨卡病毒進(jìn)入人類細(xì)胞所使用的蛋白質(zhì)，”Snell認(rèn)為這種蛋白質(zhì)“集大成者于一身”。

Snell和他的同事在單細(xì)胞綠藻（Chlamydomonas reinhardtii）中分析了HAP2蛋白。盡管HAP2在真菌或脊椎動物（如人類）中并不存在，但是在單細(xì)胞原生動物，植物和節(jié)肢動物中很常見，Snell研究組此前曾發(fā)現(xiàn)HAP2是具有這種蛋白的生物機(jī)體性細(xì)胞融合的必需元件，但其中的分子機(jī)理尚不清楚。

在此基礎(chǔ)上，研究人員利用復(fù)雜的計算機(jī)分析工具，將上述綠藻中HAP2的氨基酸序列，與已知病毒融合蛋白的序列進(jìn)行了比對。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了驚人的相似性，尤其是在被稱為“融合環(huán)”的區(qū)域中，這個區(qū)域能幫助病毒蛋白成功入侵細(xì)胞。如果HAP2的功能就像病毒融合蛋白那樣，Snell由此做出推斷：干擾HAP2融合環(huán)形成，就會阻斷其融合性細(xì)胞的能力。

果然實驗證明，當(dāng)Snell等人改變了HAP2融合環(huán)中的一個氨基酸時，蛋白質(zhì)完全喪失其功能。精子與卵細(xì)胞還是能粘合在一起（由其它蛋白決定），但是卻不能完成細(xì)胞膜的最終融合。同樣當(dāng)研究人員加入覆蓋HAP2融合環(huán)的抗體時，細(xì)胞也不能融合。

“這些結(jié)果令我們感到十分興奮，因為這支持我們提出的HAP2功能新模式，”Snell說，“但還需要拍攝HAP2蛋白的三維結(jié)構(gòu)，看看它是否與病毒融合蛋白相類似”。

Snell聯(lián)系了巴斯德研究所的一名結(jié)構(gòu)生物學(xué)家：Felix Rey，后者的研究組才利用X射線晶體學(xué)確定了衣藻HAP2的結(jié)構(gòu)。Rey的研究結(jié)果表明，HAP2確實與登革熱和寨卡病毒融合蛋白功能相同。Rey表示，“衣藻HAP2蛋白的折疊方式與病毒蛋白相同”，這也就是說從一個簡單的氨基酸鏈構(gòu)建出了蛋白的三維結(jié)構(gòu)的分子折疊過程。

HAP2似乎在多種生物體中的細(xì)胞融合過程中都是必需的，包括致病原生動物，侵入性植物和破壞性害蟲。到目前為止，已知的HAP2在融合環(huán)區(qū)域中具有相同的一個關(guān)鍵氨基酸。因此，HAP2可以作為疫苗，疾病治療等防控的新靶標(biāo)。

如果能研發(fā)出阻斷瘧原蟲細(xì)胞融合的疫苗，那將是一個巨大的進(jìn)步，“我們的研究結(jié)果提出了針對瘧原蟲HAP2的新策略。”