2 种关键蛋白被揪出!协助武汉肺炎病毒入侵人体

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知己知彼,百战不殆。病毒会先附着在合适的细胞上,并将其遗传讯息注入这些细胞中,然后增生,破坏宿主,产生致病力。在这过程中,宿主中某些蛋白可能会成为病毒的帮凶。

近日,德国灵长类动物中心的感染生物学家的研究团队破解武汉肺炎(COVID-19)新型冠状病毒(SARS-CoV-2)入侵人体宿主细胞的方式,SARS-CoV-2 透过 SARS-CoV 受体 ACE2 进入宿主的肺细胞,然后丝胺酸蛋白酶 TMPRSS2 活化 SARS-CoV-2 的棘状蛋白(spike protein,又称 s 蛋白)。更重要的是在临床试验中证实,TMPRSS2 抑制剂 camostat mesylate 能阻止 SARS-CoV-2 进入肺细胞。该研究结果刊登于《Cell》。

那么为何 SARS-CoV-2 能使用与 SARS-CoV 同样的受体入侵细胞呢?该研究团队使用这二种病毒去感染一些细胞。然后发现,这二病毒能感染的细胞类型几乎完全一致,加上后续的序列比对也发现,SARS 病毒与 ACE2 结合的几个关键胺基酸在 SARS-CoV-2 中同样保守存在。另一些不结合 ACE2 的冠状病毒,其受体结合域的关键胺基酸,则没有出现在 SARS-CoV-2 中。上述实验证据皆能证实 SARS-CoV-2 能结合 ACE2。

接着,该研究团队挑选一种对 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 不敏感的 BHK-21 细胞为模型。随后,他们分别在 BHK-21 细胞中表现 ACE2、MERS-CoV 受体 DPP4、以及轻微冠状病毒结合受体 APN。结果显示,只有 ACE2 表现时,SARS-CoV 和 SARS-CoV-2才能有效入侵 BHK-21 细胞。此外,抑制 ACE2 的血清,也能够抑制这二种病毒入侵 BHK-21 细胞。上述证据皆可证明 ACE2 正是 SARS-CoV-2 入侵细胞所需结合的受体。

他们也发现丝胺酸蛋白酶 TMPRSS2 能帮助 SARS-CoV-2 棘状蛋白负责接合宿主细胞上的各种蛋白质或糖蛋白,经过胞吞作用后,SARS-CoV-2 的外套膜与囊泡外膜融合,使内部核酸(RNA)释出于宿主细胞内。另外,他们发现 CatB/L(endosomal cysteine proteases cathepsin B and L) 也能协助 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 入侵人体细胞。如果将 TMPRSS2 抑制剂 camostat mesylate 和 CatB/L 抑制剂 E-64d 联合使用,则能完全抑制二种病毒入侵细胞。然而,仍以 TMPRSS2 的角色更为关键。

该研究团队也指出,TMPRSS2抑制剂 camostat mesylate 已经在日本获准上市。根据本研究显示,它可能具有抗武汉肺炎的潜力,期待有更多科学家能进一步探讨该药于武汉肺癌治疗的有效性和安全性。

延伸阅读:武汉肺炎患者的鼻子病毒量高于咽喉!无症状者也具传染力

参考资料:
1. Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.052
2. https://www.dpz.eu/en/home/single-view/news/die-vermehrung-von-sars-coronavirus-2-im-menschen-verhindern.html

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