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Furin蛋白酶切位点在SARS-CoV-2膜融合中的作用
发表日期:2020-06-15 10:35:26    阅读数:148 

       新冠病毒依然在全球蔓延,与此同时大量新冠病毒的基础研究也正在快速展开,在这个过程不同的研究从不同的角度着手,因而也会产生差异与分歧。2020年2月,华中科技大学同济医学院药学院李华团队通过将SARS-CoV-2刺突蛋白与SARS、MERS、SARS样蝙蝠病毒等冠状病毒进行多序列比对,发现新冠病毒具有独特的furin蛋白酶切位点PRRA序列,这与流感病毒血凝素插入序列具有类似的特征,通过酶切预测、蛋白质对接揭示了furin蛋白酶切位点在新冠病毒感染中可能发挥重要作用。通过药物虚拟筛选发现了潜在的furin蛋白酶抑制分子,有望用于COVID-19的治疗。后续又有研究通过医学调查分析了furin蛋白酶切位点与新冠病毒的易感性关系,越来越多的研究支持furin蛋白酶决定了新冠病毒的高传播性。

furin蛋白酶切位点



弗林蛋白酶与SARS-CoV-2

      然而缺乏系统性的实验验证这一观点,近日上海复旦大学基础医学院王茜/陆路/姜世勃团队在国内自主创办期刊Signal Transduction and Targeted Therapy上在线发表研究快报,题为“The role of furin cleavage site in SARS-CoV-2 spike protein-mediated membrane fusion in the presence or absence of trypsin”,首次从细胞水平探究了furin蛋白酶切位点在新冠病毒膜融合中的作用,发现furin蛋白酶切位点并非冠状病毒膜融合中必需。


      该研究主要采用的是刺突蛋白介导细胞间融合实验,通过转染刺突蛋白和GFP,表达S蛋白的细胞能够结合受体靶细胞,促进膜融合,通过荧光计数判断细胞融合能力。首先研究者采用了SARS-CoV-2、SARS-CoV刺突蛋白及其变体,在突变体蛋白中RRAR或铰链区替换为其他冠状病毒的序列,免疫印迹结果显示只有具有furin蛋白酶切位点的S蛋白才会进行加工,因此furin蛋白酶的确在该过程发挥作用。


刺突蛋白弗林蛋白酶切

     进一步研究者在无外加酶的条件下通过细胞融合实验比较了不同S蛋白融合能力,表达突变SARS-CoV-2的效应细胞无法有效介导靶细胞融合,同时具有弗林酶切位点的SARS-CoV-2和SARS-CoV S蛋白变体的ACE2表达细胞能够有效介导相互融合,而其他细胞则不能。说明在无外加酶条件下,furin蛋白酶切位点可能促进冠状病毒膜融合。

      无外源酶细胞融合情况

       接着研究者在胰蛋白酶或呼吸道胰蛋白酶样蛋白存在的条件下,结果却出乎意料,发现不具有furin蛋白酶切位点的刺突蛋白突变体能够也类似于野生型蛋白,以胰蛋白酶浓度依赖性促进膜融合。因此在外源酶存在下,弗林蛋白酶切位点可能并非SARS-CoV-2膜融合的关键因素。值得注意的是,高浓度酶下才能恢复膜融合能力,因此还有待更真实模拟机体环境探究。


外源酶存在下细胞融合情况

     该研究通过巧妙的实验设计和严谨的思路探究了弗林蛋白酶切位点在SARS-CoV-2膜融合中的作用,真正通过科学实验说明了不同情况下弗林蛋白酶切位点的作用,为后续深入探究新冠病毒与弗林蛋白酶的互作关系奠定了基础。

       科学研究本身就是一个探索试错的过程,并不能认为之前的研究就是错误的,事实上通过生物信息学分析,鉴定出了SARS-CoV-2与其他冠状病毒的明显差异,加深了人们对未知病毒的认识,具有重要的意义。而最近的这项研究则是之前发现的结果的完善和补充,赋予其相应的适用范围,强调了模拟与真实情况的差异性。新冠病毒具有特殊的插入序列并在不同毒株中保留下来,就可能说明这段序列能够赋予其选择优势,但是可能并非在膜融合中发挥关键作用,而是通过其他通路调节宿主系统。

编辑:Reynard Fox

审阅:Tony

素材来源:Nature

文章摘自:https://new.qq.com/rain/a/20200614A063FX00