OPE体育的科学家发现了COVID刺突蛋白更多可能的入口点

9月. 21, 2022, 1:26 p.m.

新型冠状病毒肺炎病毒进入宿主所需的基本因素之一是人类细胞上的受体——在这个地方,普遍公认的刺突蛋白可以附着在细胞表面, 皮尔斯这, 吐出它的感染性内容物, 和复制.

没有受体,就没有复制. 没有复制,就没有感染.

OPE体育化学系和分子生物学系的研究人员使用了一种 细胞映射技术被称为“µ地图”, 两年前由 麦克米伦实验室,以发现刺突蛋白的8个之前未知的入口点.

研究人员发现,其中四种基因对病毒进入具有重要功能.

这项研究发表在本月早些时候的 美国化学学会杂志 (江淮). 它可以扩大用于对抗病毒的工具套件, 特别是当它变异并进化出躲避疫苗的方法时.

纱织铃木和亚历山大·普洛斯

纱织铃木, a postdoc in the Ploss Lab and lead author on the JACS paper; and 亚历山大·普洛斯, 分子生物学教授.

该合作项目是在两年前大流行的不确定性达到顶峰时启动的 亚历山大·普洛斯他是著名的病毒学家和分子生物学教授 大卫·麦克米伦,詹姆士S. 麦克唐奈杰出大学教授,诺贝尔化学奖得主.

自从2003年SARS-CoV-1病毒出现以来,科学家们就知道 它的主要病毒进入受体是一种叫做血管紧张素转化酶2 (ACE2)的酶. 这种酶在2020年被证实为SARS-CoV-2的相同受体, 导致新型冠状病毒肺炎的病毒.

但OPE体育官网的项目一开始就假设ACE2不是唯一的故事.

“我们知道,这种病毒绝对依赖某些宿主分子进入肺细胞引起感染, 其中一个分子叫做ACE2,普洛斯说. “所以我们基本上说,好吧,让我们看看是否有更多的. 我们寻找即时粘合剂.

“但你可以想象,进入的过程是复杂的. 病毒附着在某些东西上,然后它仍然需要穿过细胞膜进入细胞, 在这个过程中,它可能会与其他宿主因子相互作用. 我不想说一切都是由病毒进入决定的. 很明显, 病毒进入细胞后,细胞内有许多同样重要的过程可以影响疾病的严重程度.

史蒂夫·克努森

史蒂夫·克努森,化学博士后研究员

“但这显然是关键的第一步. 如果病毒无法进入,游戏就结束了.”

史蒂夫·克努森, 他是这篇论文的合著者,也是麦克米伦实验室的博士后研究员, 他补充说:“ACE2作为主要受体的发现是一个巨大的里程碑, 它当然没有讲述COVID病理的全部故事. 生物学本质上是混杂的, 我们猜对了,SARS-CoV-2刺突蛋白与多个宿主细胞蛋白相互作用进入.”

他补充说,像这样的调查是一个“完美的”研究适合 µ地图 技术.

针尖为微磁图天线

µ地图, 或micromap, 在细胞表面识别蛋白质和酶“邻居”的接近标记技术是吗. It 使用一种光催化剂,一种分子, 当被光激活时, 激发化学反应——通过产生标记相邻分子的标记来标记这些空间关系.    

在这工作, 研究人员使用刺突蛋白本身作为标记物或“天线”来标记ACE2附近的所有受体位点.

亚历克斯有一种强烈的直觉,认为除了ACE2,还有其他东西可以让你思考传染性,麦克米伦说. “所以我们所做的是把这种光催化剂——我们称之为天线——放在刺突蛋白上, 所以当它与ACE2附近细胞上的东西结合时, 这个小天线吸收光子能量, 光.

“但它不能把能量传递到很远的地方. 它只能把它给附近的人. 自由漂浮的分子必须在两纳米范围内与它相遇,麦克米伦说:. “所以我们知道它旁边是什么. 我们知道和它相互作用的是什么.”

宿主细胞和病毒的界面可能很复杂,涉及许多蛋白质, 而µ地图则可以直接查询功能上重要的相互作用.

宿主细胞和病毒的界面可能很复杂,涉及许多蛋白质, 而µ地图则可以直接查询功能上重要的相互作用.

该技术鉴定出了8种与刺突蛋白相互作用的新受体, 科学家们用一种病毒伪粒子对它们进行了描述. (假粒子模拟病毒进入,但不携带传播病毒的遗传物质.)然后他们分离出四个值得进一步研究的入口因素.

“伪粒子系统让我们可以将病毒吸收分离开来,并研究感染周期下游所有东西的进入过程,普洛斯说. “如果你在寻找某种宿主的影响 进入的因素,你想看到你可以研究它独立于复制. 这里, 我们基本上是在向细胞中引入一个报告基因,然后可以量化进入的效率.”

麦克米伦说,要最终确定受体的功能还需要进一步的研究, 但研究人员想知道它们是否携带了疾病严重程度的线索.

“我们不能说所有8个因素都与SARS-CoV-2的进入有关,铃木纱织说, 普罗斯实验室的副研究员. “通过病毒学评估,8个因素中有4个非常突出. 我们需要进行更多、更精确的评估.

“在下一步, 我们需要评估这些因素如何支持病毒进入ACE2,以及新出现的病毒变体是否利用同一组因素.”

辅助严重急性呼吸综合征冠状病毒2宿主入境因子的光化学鉴定 µ地图,” by 作者:纱织铃木. 盖瑞,史蒂夫·D. 克努森,哈里斯·贝尔-特明,田村友冈津,大卫·F. 费尔南德斯,加布里埃尔·H. 洛维特,尼古拉斯. 直到,林L. 海勒,郭金超,大卫·W. C. 麦克米伦和亚历山大·普洛斯,出现在9月. 美国化学学会杂志第1期(DOI: 10.1021 /江淮.2c06806.)这项研究是 部分资金来自美国国立卫生研究院(R01AI138797)的拨款, R01AI107301, R01AI146917, 和R01AI153236到A.P. 和UL1TR003017的一个组件), 巴勒斯威康基金病机研究者奖(101539至a.P.), OPE体育2019冠状病毒病研究基金通过研究主任办公室, NIH国家普通医学科学研究所(R35-GM134897-02).

研究和新型冠状病毒肺炎