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复旦大学团队发现冠状病毒共受体,有望开发广谱抗冠状病毒药物

2021-12-07 10:02:34 来源:国际金融报 作者:王丽颖

近日,复旦大学生物医学研究院徐建青/张晓燕团队与第二军医大学赵平教授团队联合在pnas杂志上发表了一篇论文,该文章确认了b冠状病毒家族的重要辅助受体myh9,此项研究可作为广谱抗冠状病毒药物开发的靶点。

人非肌肉肌球蛋白重链iia (myh9)是sars-cov-2感染人肺细胞的辅助受体。徐建青/张晓燕团队的这篇题为“ nonmuscle myosin heavy chain iia facilitates sars-cov-2 infection in human pulmonary cells ”的文章(doi:10.1073/pnas.2111011118),确认了b冠状病毒家族的重要辅助受体myh9,该辅助受体的存在可以帮助冠状病毒绕过现有内吞路径,且该路径为不同的冠状病毒共同使用。



自2019年12月以来,导致严重急性呼吸综合征的新型冠状病毒(sars-cov-2)引发了covid-19的全球大流行,迄今已导致超过2.6亿人感染。已有研究证明,sars-cov-2病毒具有组织嗜性,能优先感染呼吸道上皮细胞,且在多种人体器官包括肺、咽、心、肝、脑、肾脏及消化系统器官中均能检测到病毒的存在。新型冠状病毒感染能引起人的上呼吸道疾病、发烧及严重肺炎。

冠状病毒组织嗜性的决定因素是病毒s蛋白,s蛋白通过与宿主细胞上的膜受体结合介导病毒感染细胞,并可被宿主细胞的蛋白酶如tmprss2和furin切割为n端s1及c端s2亚单位。

研究表明,ace2是非典病毒(sars-cov)的感染受体,且能与sars-cov-2的s蛋白结合使sars-cov-2病毒进入细胞。然而,ace2并不能完全解释sars-cov-2感染的组织嗜性,因为病毒在肝脏、大脑、血液,特别是肺脏等组织中复制,其中仅部分细胞表达ace2,且ace2表达量较低。近期nrp1及硫酸乙酰肝素hs已被确定为能够增强ace2依赖性sars-cov-2感染的辅助因子,而酪氨酸蛋白激酶受体(axl)和cd147被鉴定为不依赖ace2而独立参与了sars-cov-2进入细胞的受体。这从机制出发解答了新冠病毒的高传染性及新冠疫情蔓延是因为sars-cov-2能够依赖多种途径感染宿主细胞。

为进一步探寻sars-cov-2感染人肺部组织细胞的具体机制,作者利用抗环血酸过氧化物酶(apex2)邻近标记技术筛选与sars-cov-2病毒s蛋白存在相互作用的宿主蛋白,并通过质谱鉴定得到了一个与sars-cov-2病毒s蛋白存在相互作用的宿主蛋白nonmuscle myosin heavy chain iia(myh9),后续用免疫共沉淀实验进一步证明了myh9分子与s蛋白能够直接结合。

随后作者对myh9分子在sars-cov-2感染人类细胞这一过程中的功能进行验证:利用crispr/cas9技术敲除野生型人类肺癌细胞系a549细胞及calu-3细胞中的myh9基因后,发现能显著抑制sars-cov-2感染,而myh9的过表达增强了野生型a549和h1299细胞中的感染。用免疫荧光实验证明myh9分子能与s蛋白共定位,且两种蛋白的结合是通过myh9的c端结构域(被称作pra)直接结合sars-cov-2的s2亚单位及s1亚单位的n末端结构域(ntd)实现。在宿主细胞中过表达pra,发现对多种冠状病毒进入细胞有着广谱的促进作用。

进一步的实验表明,内体或肌球蛋白抑制剂能有效地阻断sars-cov-2的病毒进入pra-a549细胞,而tmprss2和组织蛋白酶b和l(catb/l)抑制剂无效,表明myh9分子促进sars-cov-2病毒的内吞是绕过tmprss2和catb/l途径的。事实上,作者发现过表达myh9并不增强ace2敲除a549细胞中的sars-cov-2假病毒感染,仅增加了野生型a549细胞中的病毒感染。但敲除myh9分子显著降低了ace2-a549细胞中sars-cov-2假病毒及真病毒感染。

这些数据表明,myh9不是单独作为sars-cov-2病毒受体,而是在ace2表达低的细胞中作为ace2的共受体。最后作者又证明了myh9的缺失同样可以减少sars-cov-2真病毒感染calu-3和ace2-h1299等细胞。

综上所述: myh9是sars-cov-2的进入细胞的共受体,显著提升ace2依赖性内吞作用而促进感染,独立于tmprss2及catb/l之外,其作用在低表达ace2的细胞尤为重要,如肺组织细胞,故而myh9分子可能作为未来临床干预策略的又一重要的潜在靶点。