新发现!感染新冠后磷酸化蛋白质出现异常变化,成病毒快速繁殖“帮凶”

Evelyn Zhang

在一项由国家新发传染病实验室(NEIDL)、再生医学中心(CReM)和网络系统生物学中心(CNSB)参与的多小组合作中,科学家们报告了第一张人类肺细胞对SARS-CoV-2感染的分子反应图谱。

通过将生物工程人类肺泡细胞与复杂、高精度的质谱技术相结合,波士顿大学医学院(BUSM)的研究人员发现了肺细胞中宿主蛋白和通路的变化,这些蛋白和通路在感染新冠病毒后会发生变化,这为疾病病理研究和阻断新冠病毒的新治疗靶点提供了新的见解。

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他们发现一种被称为“磷酸化”(phosphorylatio)的关键蛋白质修饰,在这些感染的肺细胞中变得异常:

蛋白质磷酸化在机体细胞内的蛋白质功能调节中发挥重要作用,在正常/健康细胞中,蛋白质丰度和蛋白质磷酸化通常是高度受控的过程。然而,他们发现新冠病毒使肺细胞陷入混乱,导致这些细胞内蛋白数量和蛋白磷酸化频率的异常变化。这些异常变化帮助病毒繁殖,最终破坏细胞。感染细胞的破坏,可能导致广泛的肺损伤。

据研究人员称,一旦新冠病毒进入肺细胞,它就会迅速开始利用细胞的核心资源,而这些资源是细胞正常生长和功能所必需的。

病毒利用这些资源进行增殖,同时躲避人体免疫系统的攻击。就这样,新的病毒形成了,然后从精疲力竭、严重受损的肺细胞中退出,让它们自我毁灭。这些新病毒之后会感染其他细胞,在这些细胞中重复同样的循环。

研究人员检查了感染新冠病毒后1-24小时内的肺泡细胞,以了解肺部细胞在感染后1、3、6小时内发生了什么变化,以及在感染后24小时内发生了什么变化。然后将这些变化与未感染的细胞进行比较。从感染和未感染的肺泡细胞中提取不同时间点对应的所有蛋白质,并用独特的条形码标签进行标记,称为“串联质量标签”(tandem mass tag)。这些标签只能通过质谱仪精确检测,允许对细胞中的蛋白质和磷酸化丰度进行稳健的定量。

“我们的结果表明,与正常/未感染的肺细胞相比,新冠病毒感染的肺细胞在数千种蛋白质和磷酸化事件的丰度上出现了急剧的变化。”医学博士Darrell Kotton说。他是BUSM的病理学和实验室医学教授,也是CReM的主任。

“此外,我们的数据还显示,新冠病毒在感染后一小时内就诱导了大量这种变化,这为完全劫持宿主肺细胞打下了基础,”NEIDL首席研究员Elke M?hlberger博士表示。

“肺细胞有一些重要的生物学特性是其他类型细胞无法复制的,这些特性通常用于研究病毒感染,”医学博士安德鲁·威尔逊(Andrew Wilson)说,他是BUSM的医学副教授,也是CReM的研究员。“在患者受损最严重的细胞类型的背景下研究病毒,可能会产生我们在其他模型系统中无法看到的发现。”

研究人员还分析了他们的数据,以确定新冠治疗的潜在机会,并发现至少18种已获得临床批准的药物(最初是为其他疾病开发的)可以重新用于新冠治疗。这些药物在阻止肺细胞新冠病毒的增殖方面,显示出了非凡的前景。

研究人员认为,这些信息将有望为新的、可能有前途的、一种具有成本效益和节省时间的防治新冠策略铺平道路。

翻译/前瞻经济学人APP资讯组

文章来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114502.htm

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