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《自然》:从多个视角观察新冠病毒感染细胞的全过程

复制来自慕尼黑工业大学和马克斯·普朗克生物化学研究所的研究人员近日描绘了病毒感染过程的全貌。他们首次在五个不同的组学水平记录了感染期间新冠病毒和细胞之间的相互作用,并将结果《Multilevel proteomics reveals host perturbations by SARS-CoV-2 and SARS-CoV》发表在《Nature》杂志上。这些信息将有助于更好地了解病毒,并找到治疗的出发点。当病毒进入细胞时,病毒与细胞的蛋白质分子开始相互作用。病毒的复制和细胞的反应都是复杂的蛋白质信号级联反应的结果。

复制慕尼黑工业大学病毒学研究所的Andreas Pichlmair教授和马克斯·普朗克生物化学研究所蛋白质组学和信号转导系的Matthias Mann主任领导的研究团队系统地记录了人类肺细胞如何对冠状病毒SARS-CoV-2和SARS-CoV的各个蛋白作出反应。

复制研究人员采用了先进的质谱技术和先进的生物信息学方法对1200多个样品进行了分析。他们深入研究了两种病毒的互作组,以及这些相互作用对肺细胞的转录组、蛋白质组、泛素组和磷酸化蛋白质组的影响。总共发现了1484个病毒蛋白与人细胞蛋白之间的相互作用。

复制将这些数据投射到细胞相互作用的整体网络上,他们揭示了SARS-CoV-2和SARS-CoV感染造成的细胞扰动之间的串扰,并确定了这两种亲缘关系密切的冠状病毒的独特及共同的分子机制。

复制Andreas Pichlmair教授表示:“如果我们只研究蛋白质,那么我们就会错过重要的信息。一个仅仅包含蛋白质组的数据库就像一张只有地名而没有道路或河流的地图。如果你知道地图上各点之间的联系,则可以获得更多有用的信息。”

复制根据Pichlmair的说法,与地图上的交通路线网络相对应的是蛋白质修饰,也就是磷酸化和泛素化。这两种过程都是其他分子附着在蛋白质上,从而改变它们的功能。在蛋白质列表中,这些变化是无法测定的,所以没有办法知道蛋白质是有活性的还是无活性的。“通过我们的研究,我们系统分配了病原体各个组分的功能,”Pichlmair解释说。

复制Matthias Mann补充说:“到目前为止,人们还没有对SARS-CoV-2进行过类似的绘图。从某种意义上说,我们仔细研究了病毒在感染过程中的五个方面:它自身的活性蛋白及其对宿主蛋白质组、泛素组、磷酸化蛋白质组和转录组的影响。”

复制除此之外,人们还可以利用该数据库来寻找新药。通过分析蛋白相互作用和修饰,可以确定SARS-CoV-2的脆弱热点。这些蛋白质与细胞中的重要伴侣结合,可以作为治疗的潜在起点。

复制例如,研究人员得出结论,某些化合物可以抑制SARS-CoV-2的生长。其中一些化合物的抗病毒作用是已知的,但另一些化合物对抗SARS-CoV-2的效果尚未经过研究。目前需要进一步的研究,以确定它们在临床上是否具有抗击新冠肺炎的疗效。

复制Andreas Pichlmair表示:“目前,我们正在研究新的新冠肺炎候选药物,并且已经通过分析鉴定出这些候选药物。我们还在开发一个自动识别热点的评分系统。我相信,详细的数据集和先进的分析方法将帮助我们以更有针对性的方式开发出有效的药物,并限制其副作用。”

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