Cell Research：研讨发现病毒RNA与宿主卵白质互作网络

起源：清华年夜学 2021-11-17 08:38

RNA病毒是一类以RNA为物资的病毒。许多RNA病毒可以感化人类并惹起疾病，比方冠状病毒（如新冠病毒，SARS-CoV-2）、黄病毒属（如寨卡病毒，ZIKV；登革热病毒，DENV）、丝状病毒（如埃博拉病毒，EBOV）以及流感病毒（Influenza virus）等。由RNA病毒惹起的疾病，比方今朝环球范畴内风行的COVID-19疫情，重大威逼人类的性命和安康，障碍了人们的正常生存和社会经济倒退。解析病毒-宿主的互相作用机制，关于懂得病毒的感化、致病机制，以及研发抗病毒药物都具备紧张的意义，也是病毒学畛域始终存眷的紧张根底迷信成绩。病毒感化宿主细胞，实现本身复制以及逃逸宿主免疫都极年夜地依赖于宿主因子，比方病毒RNA的转录、翻译和复制进程都受宿主因子的影响。限于的倒退，之前的研讨次要存眷病毒卵白与宿主卵白之间的互相作用，而较少存眷病毒RNA与宿主卵白间互作的分子机制。在之前的研讨中，清华年夜学张强锋课题组、丁强课题组与中国医学迷信院病原生物学研讨所王健伟课题组单干，鉴定了SARS-CoV-2基因组RNA的二级构造，并基于RNA构造，预测了潜在的能与病毒RNA联合的宿主卵白质，并挑选了靶向这些宿主卵白质的抗病毒药物。

Cell Research杂志颁发了题为“基于多病毒RNA-宿主卵白质互作组比拟阐发指导抗新冠肺炎的疾速新药发现 (Comparison of viral RNA–host protein interactomes across pathogenic RNA viruses informs rapid antiviral drug discovery for SARS-CoV-2)”的研讨文章，该研讨采取高通量的ChIRP-MS技术，体系解析了分歧RNA病毒，包含新冠病毒（SARS-CoV-2）、寨卡病毒（ZIKV）以及埃博拉病毒（EBOV）在侵染状态下病毒基因组RNA与宿主卵白的互作网络。值得注意的是，分歧于其他相似研讨，该研讨除了采取非感化的细胞作为对照，还引入了一类新型的试验对照–“segment transfection”。望文生义，“segments transfection”是指将完全的基因组RNA片断化，并转染进细胞内；尽管这些RNA片断与病毒基因组的序列一致，但并不具有完全的基因组构造，也不克不及正常复制，可扫除与病毒RNA非特同性联合的卵白质，从而更为准确地鉴定能够间接参加病毒复制进程的宿主卵白。

基于病毒基因组RNA-宿主卵白互作网络，研讨职员通过比拟阐发鉴定了一系列参加分歧病毒感化的宿主卵白质复合物（图1），比方细胞内的翻译机械（ribosome）、宿主剪切体卵白（spliceosome）、与RNA稳定性相关的IGF2BP1-卵白质复合物 (IGF2BP1-associated complex)、小分子核糖核酸（microRNA）代谢相关复合物（Drosha-DGCR8 complexes），以及应激小体（stress-granule）相关的卵白质。除此外，可视化病毒RNA-宿主卵白互作组，可能直观地发现一些病毒品种特同性的卵白质复合物：比方SARS-CoV-2的RNA-宿主卵白互作组特同性富集了一些三羧酸轮回（TCA-cycle）以及2-氧代羧酸（2-Oxocarboxylic acid）代谢相关的卵白质，而之前的研讨也发现这两个代谢通路会因SARS-CoV-2的侵染而遭到扰动。为了鉴定宿主因子在病毒感化进程中的功效，研讨职员通过功效基因组伎俩，敲低了病毒RNA互作的多个宿主基因，并联合病毒感化试验鉴定了一系列匆匆病毒或许抗病毒的宿主因子，在分子程度上极年夜匆匆进了人们对病毒感化细胞的意识。比方，他们深化解析IGF2BP1与病毒RNA的互作机制，鉴定了IGF2BP1在病毒RNA上的联合位点，并发现IGF2BP1通过联合SARS-CoV-2以及ZIKV RNA的非编码区（UTR），从而稳定病毒RNA并匆匆进病毒卵白的翻译。

末了，应用病毒RNA-宿主卵白质互作组数据，研讨职员树立了一套从RNA互作网络动身，通过挑选靶向病毒RNA互作卵白的临床药物，从而疾速鉴定新型抗病毒药物的办法。应用这一办法，研讨职员鉴定了一系列靶向SARS-CoV-2 RNA联合卵白的药物，这些药物具备广谱抗病毒活性。在hACE2转基因小鼠模子中，研讨者发现令媛藤碱（Cepharanthine）和环孢菌素A（Cyclosporin A， CsA）可以无效克制SARS-CoV-2在小鼠肺部的感化，并能加重因感化惹起的肺部炎症病变。三种靶向宿主卵白质的药物令媛藤碱、环孢菌素A和三氟吡啦嗪（Trifluoperazine），针对新冠病毒β渐变株（B.1.351， 一种引发天下范畴存眷的SARS-CoV-2变种），依然表示出高效的抗病毒活性。除此之外，与独自用药相比，组合用药能更为无效地克制病毒感化细胞：与溶剂组相比，令媛藤碱和三氟吡啦嗪组合用药使病毒侵染率下降至万分之一。以上研讨标明，靶向宿主卵白的抗病毒药物可以无效地应答以后疫情中不时呈现的病毒变种。