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Nature:蛋白质组学研究揭示新冠肺炎的新型治疗靶点!
2020/05/18
SARS-CoV-2在感染细胞过程中重塑了中枢细胞通路,包括翻译,剪接,碳代谢和核酸代谢,而靶向这些途径的小分子抑制剂可以抑制该病毒在细胞中复制。

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)具有高传染性,感染引起的新冠肺炎(COVID-19)目前仍在世界范围内持续爆发,截至5月17日,全球累计新冠肺炎确诊病例超过471万例,死亡人数超31万。虽然研究发现,SARS-CoV-2与其他冠状病毒有相似之处,但目前仍缺乏对SARS-CoV-2感染特征、致病性相关途径以及潜在药物靶标的充分了解,且尚无明确显著疗效的针对性治疗方案。因此,迫切需要开发抑制SARS-CoV-2感染或复制的疗法。

2020年5月14日,来自德国法兰克福大学歌德大学的研究人员在顶级杂志《Nature》上发表了针对SARS-CoV-2感染特征及COVID-19潜在治疗靶点的最新研究成果。研究者们发现,SARS-CoV-2在感染细胞过程中重塑了中枢细胞通路,包括翻译,剪接,碳代谢和核酸代谢,而靶向这些途径的小分子抑制剂可以抑制该病毒在细胞中复制


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2332-7

研究人员利用人结肠上皮癌细胞系Caco-2,建立了感染SARS-CoV-2的细胞培养模型。通过检测到感染SARS-CoV-2的 Caco-2,在24小时后出现细胞致病作用,且24小时内上清液中病毒的RNA拷贝持续增加,病毒核蛋白也可被染色,表明该细胞培养模型可用于研究SARS-CoV-2感染细胞的生命周期的不同过程。


SARS-CoV-2在细胞中的复制模型

为了确定SARS-CoV-2感染的特征,研究者们利用多重增强蛋白质动力学(mePROD)方法,对感染SARS-CoV-2并培养2-14小时的Caco-2细胞进行蛋白质差异分析。结果发现,与其他病毒抑制宿主蛋白的合成进而增加病毒蛋白的合成不同, SARS-CoV-2仅对宿主翻译能力产生轻微影响,因此,研究人员推测SARS-CoV-2复制可能对翻译抑制敏感。其测试了两种翻译抑制剂——环己酰亚胺(翻译延伸抑制剂)和曲美汀(抑制40S核糖体蛋白S14),发现它们在无毒浓度下均显著抑制SARS-CoV-2复制


SARS-CoV-2感染后宿主细胞翻译的变化

研究者分析了细胞感染病毒后宿主蛋白质组的变化,结果发现宿主蛋白质组在感染后24小时进行了广泛的调节,主要聚类为感染过程中富含胆固醇代谢蛋白的减少及包括碳水化合物和RNA剪接的修饰蛋白的增加。然后测试了抑制剪接或糖酵解能否抑制SARS-CoV-2的复制,发现剪接体抑制剂pladienolide B(靶向剪接因子SF3B117)和2-DG(己糖激酶的一种抑制剂)的加入可明显阻止SARS-CoV-2在Caco-2在细胞中复制


SARS-CoV-2感染图谱揭示了其复制所必需的细胞通路

为了确定SARS-CoV-2复制的其他潜在抑制剂,研究人员检测到一些与病毒蛋白的变化趋势相似的蛋白,主要注释为由各种核酸代谢子途径组成的主要代谢途径簇。因此测试了核苷酸抑制剂利巴韦林对细胞中SARS-CoV-2复制的影响,发现其在低微摩尔浓度和临床可达到的浓度下抑制SARS-CoV-2复制

除此之外,研究人员还发现与蛋白质稳态相关的蛋白也表现出与病毒蛋白高度相似的趋势。因此使用小分子抑制剂NMS-873测试蛋白稳态扰动对SARS-CoV-2复制的影响,发现NMS-873在低纳摩尔浓度下可抑制SARS-CoV-2复制

简而言之,研究人员揭示了SARS-CoV-2的细胞感染特性,并鉴定出抑制病毒复制的药物。这一结果可以指导大家理解SARS-CoV-2感染后宿主细胞调节的分子机制,同时也为开发COVID-19的治疗方法提供了参考。

参考资料:

1.Proteomics of SARS-CoV-2-infected host cells reveals therapy targets.

2.Detection of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) by real-time RT-PCR.

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