摘要：一種使用最新技術(shù)的高度創(chuàng)新方法生成了一份SARS-CoV-2病毒和人類蛋白質(zhì)相互作用的綜合性研究，其中一種相互作用表明，病毒直接影響調(diào)節(jié)人類免疫系統(tǒng)的蛋白質(zhì)。
10月10日發(fā)表在《自然-生物技術(shù)》雜志上的一項(xiàng)名為“A Comprehensive SARS-CoV-2–Human Protein–Protein Interactome Reveals COVID-19 Pathobiology and Potential Host Therapeutic Targets”的研究描述了這項(xiàng)技術(shù)，為研究和理解COVID-19背后的生物學(xué)，以及確定針對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)的新治療方法打開(kāi)了無(wú)數(shù)新的途徑。
圖1 SARS-CoV-2與人類蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用組全面揭示了新冠肺炎的生物病理學(xué)和潛在的宿主治療靶點(diǎn)（圖源：[1]）
在這項(xiàng)研究中，研究人員確定了23種候選藥物，每種藥物都有可能破壞病毒與宿主的結(jié)合位點(diǎn)。在初步實(shí)驗(yàn)中，其中一種藥物是fda批準(zhǔn)的用于治療血壓的β受體阻滯劑卡維地洛，毒性低，對(duì)抑制感染SARS-CoV-2的人類肺細(xì)胞系的病毒感染非常有效。此外，對(duì)感染SARS-CoV-2的記錄的分析顯示，服用卡維地洛控制血壓的患者感染SARS-CoV-2的風(fēng)險(xiǎn)降低了17%，這表明它無(wú)意中提供了一些保護(hù)。
圖2 基于相互作用組的新冠肺炎宿主靶向治療的新發(fā)現(xiàn)
計(jì)算生物系和威爾細(xì)胞與分子生物學(xué)研究所教授Haiyuan Yu說(shuō):“我們對(duì)SARS-CoV-2病毒-人類蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)有了一個(gè)新的、更全面的視角，它顯示了病毒蛋白質(zhì)是如何劫機(jī)人類蛋白質(zhì)的，并[揭示]了病毒感染、復(fù)制和傳播所需的途徑。”
Haiyuan Yu說(shuō)，所描述的方法也可以應(yīng)用于任何病毒或病原體。研究人員已經(jīng)開(kāi)始使用這些技術(shù)來(lái)更好地理解蛋白質(zhì)的相互作用，并研究蚊子傳播的寨卡病毒的治療方法。
在這項(xiàng)研究中，研究人員結(jié)合了兩種互補(bǔ)的最先進(jìn)的方法，以獲得SARS-CoV-2病毒蛋白質(zhì)和人類宿主蛋白質(zhì)之間相互作用的完整圖像。第一種方法使用定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，將在SARS-CoV-2中發(fā)現(xiàn)的每個(gè)病毒蛋白質(zhì)在人類細(xì)胞中人工表達(dá)，以觀察病毒招募了哪些宿主蛋白質(zhì)和復(fù)合物。在第二種被稱為Y2H的方法中，研究人員使用了他們的病毒和人類蛋白質(zhì)文庫(kù)。然后將每組中的單個(gè)蛋白質(zhì)配對(duì)在一起。這項(xiàng)技術(shù)使研究人員能夠觀察到哪些對(duì)彼此有親和力并有接觸;當(dāng)它們確實(shí)相互作用時(shí)，這種配對(duì)通常是短暫的。
圖3 SARS-CoV-2與人類蛋白質(zhì)的相互作用
“一些最重要的監(jiān)管互動(dòng)是短暫的，”Yu說(shuō)。“蛋白質(zhì)只有在合適的條件下才能找到它所需要的結(jié)合物，然后它才會(huì)分離。”
該技術(shù)揭示了579個(gè)人類蛋白質(zhì)和28個(gè)新冠病毒-2蛋白之間的739個(gè)高可信度蛋白質(zhì)相互作用，驗(yàn)證了218個(gè)已知的人類蛋白質(zhì)與新冠病毒-2相互作用，并揭示了361個(gè)新蛋白質(zhì)。研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種病毒蛋白質(zhì)和一種人類轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用，這種因子直接參與了免疫反應(yīng)基因的開(kāi)啟和關(guān)閉。這一發(fā)現(xiàn)可能為病毒如何逃避宿主免疫提供線索。
圖4 相互作用組的特征和新冠病毒-人類蛋白質(zhì)交互作用的驗(yàn)證
雖然用于研究的最相關(guān)的細(xì)胞來(lái)自肺部，但它們很難在培養(yǎng)中生長(zhǎng)。因此，以前對(duì)SARS-CoV-2的研究使用了腎T細(xì)胞。在這項(xiàng)研究中，研究人員首次使用了結(jié)腸細(xì)胞系。“有證據(jù)表明，這些細(xì)胞系在表面表達(dá)兩種關(guān)鍵的標(biāo)記蛋白，這是感染所必需的，”Yu說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)腎臟T細(xì)胞不表達(dá)這些標(biāo)記。
在接下來(lái)的步驟中，Yu和同事們將研究SARS-CoV-2是如何調(diào)節(jié)人類基因表達(dá)的，特別是與逃避免疫有關(guān)的。他們與分子生物學(xué)和遺傳學(xué)(CALS)教授John Lis、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)(CALS)教授Cedric Feschotte、化學(xué)病毒學(xué)(獸醫(yī)學(xué)院)教授Luis Schang和康奈爾大學(xué)其他幾個(gè)小組合作，正在跟進(jìn)其他候選藥物，其中一些似乎有效。
這項(xiàng)研究主要由美國(guó)國(guó)家老齡化研究所、美國(guó)國(guó)家普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和康奈爾大學(xué)SARS-CoV-2快速反應(yīng)種子基金支持。后者在收集初步數(shù)據(jù)推出這項(xiàng)研究中,隨著流感大流行期間支持持續(xù)的合作。
參考資料：
[1] A Comprehensive SARS-CoV-2–Human Protein–Protein Interactome Reveals COVID-19 Pathobiology and Potential Host Therapeutic Targets.
摘要：一種使用最新技術(shù)的高度創(chuàng)新方法生成了一份SARS-CoV-2病毒和人類蛋白質(zhì)相互作用的綜合性研究，其中一種相互作用表明，病毒直接影響調(diào)節(jié)人類免疫系統(tǒng)的蛋白質(zhì)。
10月10日發(fā)表在《自然-生物技術(shù)》雜志上的一項(xiàng)名為“A Comprehensive SARS-CoV-2–Human Protein–Protein Interactome Reveals COVID-19 Pathobiology and Potential Host Therapeutic Targets”的研究描述了這項(xiàng)技術(shù)，為研究和理解COVID-19背后的生物學(xué)，以及確定針對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)的新治療方法打開(kāi)了無(wú)數(shù)新的途徑。
圖1 SARS-CoV-2與人類蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用組全面揭示了新冠肺炎的生物病理學(xué)和潛在的宿主治療靶點(diǎn)（圖源：[1]）
在這項(xiàng)研究中，研究人員確定了23種候選藥物，每種藥物都有可能破壞病毒與宿主的結(jié)合位點(diǎn)。在初步實(shí)驗(yàn)中，其中一種藥物是fda批準(zhǔn)的用于治療血壓的β受體阻滯劑卡維地洛，毒性低，對(duì)抑制感染SARS-CoV-2的人類肺細(xì)胞系的病毒感染非常有效。此外，對(duì)感染SARS-CoV-2的記錄的分析顯示，服用卡維地洛控制血壓的患者感染SARS-CoV-2的風(fēng)險(xiǎn)降低了17%，這表明它無(wú)意中提供了一些保護(hù)。
圖2 基于相互作用組的新冠肺炎宿主靶向治療的新發(fā)現(xiàn)
計(jì)算生物系和威爾細(xì)胞與分子生物學(xué)研究所教授Haiyuan Yu說(shuō):“我們對(duì)SARS-CoV-2病毒-人類蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)有了一個(gè)新的、更全面的視角，它顯示了病毒蛋白質(zhì)是如何劫機(jī)人類蛋白質(zhì)的，并[揭示]了病毒感染、復(fù)制和傳播所需的途徑。”
Haiyuan Yu說(shuō)，所描述的方法也可以應(yīng)用于任何病毒或病原體。研究人員已經(jīng)開(kāi)始使用這些技術(shù)來(lái)更好地理解蛋白質(zhì)的相互作用，并研究蚊子傳播的寨卡病毒的治療方法。
在這項(xiàng)研究中，研究人員結(jié)合了兩種互補(bǔ)的最先進(jìn)的方法，以獲得SARS-CoV-2病毒蛋白質(zhì)和人類宿主蛋白質(zhì)之間相互作用的完整圖像。第一種方法使用定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，將在SARS-CoV-2中發(fā)現(xiàn)的每個(gè)病毒蛋白質(zhì)在人類細(xì)胞中人工表達(dá)，以觀察病毒招募了哪些宿主蛋白質(zhì)和復(fù)合物。在第二種被稱為Y2H的方法中，研究人員使用了他們的病毒和人類蛋白質(zhì)文庫(kù)。然后將每組中的單個(gè)蛋白質(zhì)配對(duì)在一起。這項(xiàng)技術(shù)使研究人員能夠觀察到哪些對(duì)彼此有親和力并有接觸;當(dāng)它們確實(shí)相互作用時(shí)，這種配對(duì)通常是短暫的。
圖3 SARS-CoV-2與人類蛋白質(zhì)的相互作用
“一些最重要的監(jiān)管互動(dòng)是短暫的，”Yu說(shuō)。“蛋白質(zhì)只有在合適的條件下才能找到它所需要的結(jié)合物，然后它才會(huì)分離。”
該技術(shù)揭示了579個(gè)人類蛋白質(zhì)和28個(gè)新冠病毒-2蛋白之間的739個(gè)高可信度蛋白質(zhì)相互作用，驗(yàn)證了218個(gè)已知的人類蛋白質(zhì)與新冠病毒-2相互作用，并揭示了361個(gè)新蛋白質(zhì)。研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種病毒蛋白質(zhì)和一種人類轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用，這種因子直接參與了免疫反應(yīng)基因的開(kāi)啟和關(guān)閉。這一發(fā)現(xiàn)可能為病毒如何逃避宿主免疫提供線索。
圖4 相互作用組的特征和新冠病毒-人類蛋白質(zhì)交互作用的驗(yàn)證
雖然用于研究的最相關(guān)的細(xì)胞來(lái)自肺部，但它們很難在培養(yǎng)中生長(zhǎng)。因此，以前對(duì)SARS-CoV-2的研究使用了腎T細(xì)胞。在這項(xiàng)研究中，研究人員首次使用了結(jié)腸細(xì)胞系。“有證據(jù)表明，這些細(xì)胞系在表面表達(dá)兩種關(guān)鍵的標(biāo)記蛋白，這是感染所必需的，”Yu說(shuō)，并補(bǔ)充說(shuō)腎臟T細(xì)胞不表達(dá)這些標(biāo)記。
在接下來(lái)的步驟中，Yu和同事們將研究SARS-CoV-2是如何調(diào)節(jié)人類基因表達(dá)的，特別是與逃避免疫有關(guān)的。他們與分子生物學(xué)和遺傳學(xué)(CALS)教授John Lis、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)(CALS)教授Cedric Feschotte、化學(xué)病毒學(xué)(獸醫(yī)學(xué)院)教授Luis Schang和康奈爾大學(xué)其他幾個(gè)小組合作，正在跟進(jìn)其他候選藥物，其中一些似乎有效。
這項(xiàng)研究主要由美國(guó)國(guó)家老齡化研究所、美國(guó)國(guó)家普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和康奈爾大學(xué)SARS-CoV-2快速反應(yīng)種子基金支持。后者在收集初步數(shù)據(jù)推出這項(xiàng)研究中,隨著流感大流行期間支持持續(xù)的合作。
參考資料：
[1] A Comprehensive SARS-CoV-2–Human Protein–Protein Interactome Reveals COVID-19 Pathobiology and Potential Host Therapeutic Targets.
