新冠病毒感染性为何这么强?除了ACE2,另一种蛋白受体也可能是“罪魁祸首”

subtitle 前瞻网 10-25 09:07 跟贴 2 条

近日,由布里斯托大学(University of Bristol)领导的一个国际科学家团队发现了一个让新冠病毒能够在人类细胞中具有高度传染性并且迅速传播的“秘密开关”。

此前已有研究表明,新冠病毒会利用ACE2受体感染人类细胞。现在,来自两份不同论文的新研究表明,为了有效地感染人类细胞,新冠病毒还能够利用一种叫做神经纤毛蛋白(Neuropilin-1,简称NRP1)的受体,使其与S蛋白相结合促进感染——这种受体在包括呼吸道、血管和神经元在内的许多人体组织中都非常丰富。

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两篇相关成果发表在10月20日的《科学》(Science)杂志上,它描述了如何通过抑制病毒和宿主之间一种新发现的相互作用的抑制剂,来降低病毒感染人类细胞的能力。

科学家们表示,这意味着可能找到一种潜在的抗新冠病毒治疗方法。

与其他冠状病毒引起普通感冒和轻度呼吸道症状不同,COVID-19的病原体具有高度传染性和传播性。到目前为止,为什么新冠病毒容易感染呼吸系统以外的器官,如大脑和心脏,这一主要问题仍然没有得到解答。

要感染人类,新冠病毒必须首先附着在人类呼吸道或肠道细胞表面。一旦附着,病毒就侵入细胞,然后复制自身的多个副本。复制的病毒随后被释放,导致病毒的传播。

这种病毒附着和入侵人类细胞的过程是由一种名为“刺突”蛋白质的病毒蛋白完成的。了解“刺突”蛋白识别人类细胞的过程,对于开发抗病毒疗法和治疗新冠的疫苗至关重要。

由来自德国、芬兰、爱沙尼亚和澳大利亚的30多名科学家组成的国际研究团队共同研究了neuropilin-1是否对SARS-CoV-2感染发挥了关键作用。

在这项突破性的研究中,布里斯托尔生命科学学院教授彼得·卡伦(Peter Cullen),细胞和分子医学学院的副教授和病毒学家Yohei Yamauchi博士使用多种方法发现,新冠病毒可以识别人类细胞表面的一种叫做neuropilin-1的蛋白质,从而促进病毒感染。

图1 NRP1与S1相互作用,增强SARS-CoV-2感染。

“在观察SARS-CoV-2刺突蛋白的序列时,我们被一个小的氨基酸序列震惊了,它似乎模仿了人类蛋白质中与神经蛋白1相互作用的蛋白质序列。这让我们提出了一个简单的假设:新冠病毒的刺突蛋白是否可以通过与neuropilin-1结合,进一步帮助病毒感染人类细胞?”

之后,通过应用一系列结构和生化方法,他们已经确定了新冠病毒刺突蛋白与neuropilin-1结合的证据。在此基础上,他们希望证明这种相互作用有助于增强在细胞培养中生长的人类细胞抵御新冠病毒的入侵。

图2 SARS-CoV-2 S1与NRP1 CendR结合的分子基础。

有趣的是,德国慕尼黑技术大学和芬兰赫尔辛基大学的科学家各自独立发现,neuropilin-1促进了新冠病毒细胞的进入和感染。

这支研究团队还对一些新冠死亡患者进行了尸检分析。新冠患者中常见嗅觉障碍问题,而对感染者鼻腔组织样本的分析结果果然发现,高表达NRP1的嗅上皮细胞和嗅神经细胞会被新冠病毒感染,这进一步确认了NRP1在病毒感染中发挥作用。

通过用抗体特异性阻断neuropilin-1,研究人员能够显著减少实验室细胞培养中的感染。“如果你认为ACE2是进入细胞的大门,那么neuropilin-1可能是引导病毒进入细胞的一个因素。ACE2在大多数细胞中表达水平很低。因此,病毒很难找到进入的大门,而其他因素如neuropilin-1可能帮助病毒找到它入侵的大门。”Balistreri总结称。

“重要的是,通过使用单克隆抗体(实验室制造的类似于自然产生的抗体的蛋白质)或选择性药物,我们已经能够减少新冠病毒感染人类细胞的能力。这凸显了我们的发现在对抗新冠方面的潜在治疗价值。”

不过研究人员们表示,现在推测直接阻断neuropilin-1是否是一种可行的新冠治疗方法还为时过早,而且它可能会导致副作用。目前,他们的实验室正在测试新分子的效果,这些新分子是专门设计用来阻断病毒和neuropilin-1之间的连接。“初步结果非常有希望,我们希望在不久的将来获得体内验证。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://www.genengnews.com/news/sars-cov-2-uses-a-second-receptor-neuropilin-1-to-infect-human-cells/

https://medicalxpress.com/news/2020-10-neuropilin-sars-cov-infectivity-breakthrough.html

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/10/19/science.abd2985

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/10/19/science.abd3072

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