又一個被新冠病毒“勾結”的蛋白
2020年10月25日11:05

  來源:中國生物技術網

  17年前,SARS病毒引發了一場世界範圍內的大流行,但由於迅速努力地控制了病毒傳播,世界人口沒有受到嚴重的影響。

  但這一次,我們就沒那麼幸運了。究竟是什麼讓SARS-CoV-2(新冠病毒)比SARS更具傳染性呢?

  北京時間10月21日,發表在《Science》上的一項新研究正在接近答案。由德國慕尼黑工業大學和芬蘭赫爾辛基大學領導的國際研究團隊發現了新冠病毒進入人體細胞的另一種方式:一種已知可以與弗林蛋白酶切割的底物結合的蛋白Neuropilin-1(NRP1)顯著增強了新冠病毒的感染力。

  由於這種特殊的蛋白質在鼻腔內壁的細胞中相對豐富,因此給了病毒安身之所,它們得以繁殖壯大,再傳播到一個新宿主就變得輕而易舉了。

  今年早些時候,研究人員發現一種叫做血管緊張素轉換酶2(ACE2)的受體幫助新冠病毒結合到細胞表面,而一種名為II型跨膜絲氨酸蛋白酶(TMPRSS2)對新冠病毒進入細胞至關重要。

  病毒的分子鎖定方法很好地解釋了為什麼這兩種冠狀病毒會在我們身體的一系列組織中造成嚴重破壞,從肺部到消化道。

  然而,還沒有研究闡明為什麼新冠病毒比SARS的傳播能力更強。

  研究第一作者、赫爾辛基大學病毒學家Ravi Ojha說:“我們研究的出發點是,為什麼即使使用相同的主要受體ACE2,SARS-CoV(一種導致2003年爆發規模小得多的冠狀病毒)和新冠病毒的傳播方式卻不同。”

  在比較這兩種病毒的基因組時,這一難題的關鍵部分出現了:新冠病毒已經獲得了負責產生帶“鉤子”的序列,這與其他令人討厭的病原體用來抓住宿主組織的序列不同。

  研究合著者、赫爾辛基大學的另一名病毒學家Olli Vapalahti說:“與它的老同類相比,新冠病毒在其表面蛋白質上獲得了一個‘額外的片段’,這種蛋白質也存在於許多毀滅性的人類病毒的中,包括伊波拉病毒、愛滋病毒和高致病性禽流感毒株等。我們認為這可以幫助我們找到答案。”

  在諮詢了世界各地的同事後,研究人員將注意力集中在NRP1這個共同因素上。

新冠病毒的S蛋白(紅色)附著在NRP1蛋白(淺藍色)上。圖片來源:Giuseppe Balistreri
新冠病毒的S蛋白(紅色)附著在NRP1蛋白(淺藍色)上。圖片來源:Giuseppe Balistreri

  通常,這種受體在對組織發育中重要的生長因子,特別是在神經中發揮作用。但對許多病毒來說,它是一個很方便的把手,可以抓住宿主細胞,使其有足夠長的時間進入宿主細胞。

  為了測試NRP1依賴性病毒進入的特異性,研究人員生成了用新冠病毒S蛋白假型化的慢病毒顆粒,並開發了單複製抗體,其功能是阻斷NRP1的胞外結構域。假病毒非常適合用於病毒進入細胞的檢測,因為它們會與真病毒的生命週期區分開,不用擔心其複製。結果發現,攜帶S蛋白的假病毒很難進入細胞。

圖片來源:Science
圖片來源:Science

  研究通訊作者、赫爾辛基大學的病毒學家Giuseppe Balistreri說:“如果你認為ACE2是進入細胞的大門,那麼NRP1可能是引導病毒走到門口的一個因素。ACE2在大多數細胞中低水平表達。因此,病毒很難找到入口進入。像NRP1等其他因屬,可能幫助病毒找到了大門。由於NRP1在鼻腔內的神經組織中大量表達,我們可以想像,當我們聞到被感染的液滴時,就如同為新冠病毒鋪上了一塊兒紅毯。”

  對取自新冠肺炎死亡患者NRP1組織樣本的觀察增加了一些疑點,而一項涉及小鼠的實驗確認了該受體在協助病毒進入神經系統方面的作用。

  這是否有助於解釋為什麼感染新冠病毒會對大腦功能造成如此大的創傷性影響,這有待於未來的研究。

  該研究共同通訊作者、慕尼黑工業大學的神經學家Mika Simons說:“我們至少在實驗條件下可以確定NRP1促進了向大腦的轉運,但我們還不能得出結論,在大多數新冠肺炎病例中,這種途徑很可能被免疫系統所抑製。”

  Balistreri說:“目前,我們的實驗室正在測試新分子的效果,這些分子是我們專門設計用來中斷病毒和NRP1蛋白之間聯繫的。初步結果顯示非常有希望,我們希望在不久的將來可以在體內進行驗證。”

  論文鏈接:

  https://science.sciencemag.org/content/early/2020/10/19/science.abd2985

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