一個課題組兩篇Cell發布病毒與宿主相互作用重要研究

Drug targets for Dengue, Zika and Ebola viruses。圖片引自：https://www.drugtargetreview.com/news/38327/drug-targets-virus/

　　病毒是與其宿主共同進化數百萬年的分子機器，以利用其專門的細胞內環境進行復制。這種共同依賴性表現為數千種影響細胞功能并可能導致疾病的分子變化。對這些變化的系統，定量理解對于理解這些疾病狀態和下一代治療方法的發展至關重要。然而，直到最近，蛋白質組學、功能基因組學和細胞工程方面的技術進步才允許在哺乳動物細胞中產生系統級交互作圖。通過將這些技術創新與傳染病聯系起來，我們努力深入了解健康和發病機制的分子機制。通過這種方式，我們可以使用“大數據”從系統到結構再到患者，然后再回來為治療方法的開發和設計提供信息。

　　加州大學舊金山分校的Nevan Krogan實驗室專注于利用各種基于系統技術的高通量方法探索感染期間宿主細胞系統的變化。這些技術包括包括蛋白質組學技術，如親和純化與質譜（AP-MS）、翻譯后修飾（PTM）分析、交聯質譜（XL-MS）、抗壞血酸過氧化物酶鄰近標記質譜（APEX-MS）和定量質譜。在此基礎上，結合功能基因組技術，如CRISPR / Cas9編輯、遺傳相互作用圖譜、小RNA干擾（RNAi）篩選、染色質免疫沉淀（ChIP）和微陣列分析等，研究了多種細菌和病毒病原體蛋白與宿主蛋白的相互作用。通過采用無偏見的系統傳染病方法，確定宿主中致病持續性和感染的關鍵節點，這反過來可以為新治療策略的設計和開發提供信息。

　　近日，Krogan實驗室聯合其它實驗室同時在Cell雜志上發表兩篇論文，通過研究分析黃病毒和埃博拉病毒蛋白與宿主蛋白相互作用，解釋了這些病毒的關鍵毒力因子與致病機制。

　　在第一篇文章中，Krogan實驗室與來自貝勒醫學院的Bellen團隊聯手，通過親和純化-質譜(AP-MS)方法，比較了登革病毒和寨卡病毒分別在人類和蚊媒宿主中的病毒-宿主蛋白間互作，并繪制了一系列互作圖譜【1】。 近年來，蚊媒黃病毒，包括登革病毒寨卡病毒等，帶來的公共衛生問題越來越引起人們的重視。系統性的研究黃病毒是如何通過病毒-宿主蛋白相互作用，“綁架”宿主細胞的生理進程，可以為研究黃病毒的復制和致病機制提供依據。

　　通過親和純化-質譜(AP-MS)方法發現通用和病毒特異性的病毒-宿主相互作用顯示出，黃病毒NS5蛋白通過抑制轉錄復合體PAF1C的募集來抑制干擾素刺激基因的表達；通過作用于SEC61易位子的小分子藥物，可同時在人類和蚊媒宿主中抑制登革和寨卡病毒的復制。本研究還報道了，寨卡病毒的NS4A可以特異性和一個與遺傳性小頭癥相關的基因ANKLE2相互作用，并且證明了寨卡NS4A在果蠅中的表達可引起小頭癥，且小頭癥的出現與ANKLE2的抑制表達相關，系統性揭示了寨卡病毒NS4A抑制大腦發育通過ANKLE-2依賴性方式。該研究提供了黃病毒-宿主蛋白的比較性研究圖譜，配合體內生物學模型，為病毒的致病機制研究提供了生物學依據。

　　另一片文章中，Krogan實驗室與來自佐治亞州立大學 Basler團隊合作【2】，通過親和純化與質譜（AP-MS）方法鑒定的194個高度可信的埃博拉病毒與宿主間的相互作用蛋白。埃博拉病毒（EBOV）感染通常會導致人類致命的疾病，但很少有人知道EBOV如何在感染期間侵入宿主途徑。為了解決這個問題，作者通過蛋白質組學等相關系統生物學方法構建了埃博拉病毒蛋白與宿主蛋白相互作用網絡。在發現的194個高可信度的相互作用蛋白中，包括阻止病毒復制的宿主泛素連接酶RBBP6，并且挖掘發現了該蛋白與病毒轉錄調節因子VP30之間的調控網絡。

　　通過蛋白模擬和分子對接等方法，發現了宿主蛋白RBBP6靶向病毒核蛋白結合裂縫處的VP30蛋白，并鑒定出RBBP6內與VP30結合的23個氨基酸區域。此外，VP30-RBBP6肽復合物的晶體結構顯示，RBBP6與病毒核蛋白（NP）和VP30蛋白具有相同的結合界面，這意味著RBBP6與NP競爭結合VP30，從而抑制埃博拉病毒RNA合成。內源性RBBP6的敲低刺激了病毒轉錄并增加了EBOV復制，而RBBP6的肽模擬物的過度表達可以強烈抑制兩者的相互作用。因此，RBBP6肽模擬物可有效抑制埃博拉病毒感染，并成為候選藥物的理想靶標。

　　參考文獻：

　　1、Shah, Priya S., et al. "Comparative Flavivirus-Host Protein Interaction Mapping Reveals Mechanisms of Dengue and Zika Virus Pathogenesis." Cell 175.7 (2018): 1931-1945.

　　2、Batra, Jyoti, et al. "Protein interaction mapping identifies RBBP6 as a negative regulator of Ebola virus replication." Cell 175.7 (2018): 1917-1930.