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新型冠狀病毒會“競爭”另一種蛋白質



十七年前,SARS病毒在世界範圍內引起了大流行,但由於控制病毒傳播的迅速努力,世界人口並未受到嚴重影響。 但是這次,我們不是那麼幸運。 是什麼使SARS-CoV-2(新冠狀病毒)比SARS更具傳染性? 北京時間10月21日在《科學》上發表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小組發現了新的冠狀病毒進入人類細胞的另一種途徑:一種已知與弗林蛋白酶切割的底物Neuropilin-1(NRP1)結合的蛋白質。大大增強了新的冠狀病毒的感染力。

新型冠狀病毒會“競爭”另一種蛋白質 1

由於這種特殊的蛋白質在鼻腔內壁的細胞中相對豐富,因此它使病毒有繁殖和生長的空間,然後很容易傳播到新的宿主上。

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)的受體可以幫助新的冠狀病毒與細胞表面結合,而II型跨膜絲氨酸蛋白酶(TMPRSS2)可以阻止新的冠狀病毒進入細胞。 重要。

該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對我們身體的一系列組織(從肺部到消化道)造成嚴重損害。

但是,尚無研究澄清為什麼新的冠狀病毒比SARS具有更強的傳播能力。

這項研究的第一作者,赫爾辛基大學的病毒學家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(一種冠狀病毒,也可導致更小的暴發。 2003)和新的冠狀病毒的傳播是不同的。”

當比較兩種病毒的基因組時,難題的關鍵部分出現了:新的冠狀病毒已經獲得了負責產生“鉤子”的序列,該序列不同於其他令人討厭的病原體用來捕獲宿主組織的序列。

該研究的合著者,赫爾辛基大學的另一位病毒學家Olli Vapalahti說:“與舊的相比,新的冠狀病毒在其表面蛋白上獲得了一個“額外的片段”,該片段也存在許多破壞中。 性人類病毒包括埃博拉病毒,HIV和高致病性禽流感病毒株。 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之後,研究人員將注意力集中在了NRP1的共同因素上。

新冠狀病毒的S蛋白(紅色)與NRP1蛋白(淺藍色)相連。 圖片來源:Giuseppe Balistreri

新冠狀病毒的S蛋白(紅色)與NRP1蛋白(淺藍色)相連。 圖片來源:Giuseppe Balistreri

通常,該受體在對於組織發育特別是神經發育重要的生長因子中起作用。 但是對於許多病毒來說,這是一個非常方便的句柄,它可以容納宿主細胞並允許其足夠長的時間進入宿主細胞。

為了測試依賴NRP1的病毒進入的特異性,研究人員產生了用新的冠狀病毒S蛋白假型化的慢病毒顆粒,並開發了一種單克隆抗體,其功能是阻斷NRP1的胞外域。 偽病毒非常適合檢測進入細胞的病毒,因為它們會與真實病毒的生命週期分開,因此無需擔心它們的複制。 結果表明攜帶S蛋白的假病毒難以進入細胞。

圖片來源:科學

圖片來源:科學

該研究的通訊作者兼赫爾辛基大學朱塞佩·巴厘斯特里病毒學家說:“如果您認為ACE2是細胞的門,那麼NRP1可能是將病毒引導到細胞門的因素。 ACE2在大多數細胞中以低水平表達。 因此,病毒很難找到入口。 諸如NRP1之類的其他因素也可以幫助病毒找到門。 由於NRP1在鼻腔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飛沫時,就像為新的冠狀病毒鋪了紅地毯一樣。”

從死於新的冠狀肺炎的患者身上採集的NRP1組織樣本的觀察增加了一些懷疑,並且一項涉及小鼠的實驗證實了該受體在協助病毒進入神經系統中的作用。

這是否有助於解釋為什麼新的冠狀病毒感染會導致對腦功能的這種創傷作用,仍有待進一步研究。

慕尼黑工業大學的神經科學家米卡·西蒙斯(Mika Simons)是該研究的同時通訊作者。他說:“我們至少可以證實NRP1在實驗條件下促進了向大腦的轉運,但我們仍不能得出結論,在大多數情況下冠狀肺炎,這種途徑很可能會被免疫系統抑制。”

Balistreri說:“目前,我們的實驗室正在測試新分子的作用,這些新分子是專門設計來中斷病毒和NRP1蛋白之間的連接的。初步結果非常有希望。我們希望在不久的將來在體內進行驗證。”

論文鏈接:

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