中國團隊找到新冠感染人類的新潛在受體,表達與病程高度相關

中國青年報 2021-01-22 檢舉

此前的研究認為,在新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)入侵人體的過程中,血管緊張素轉化酶2(ACE2) 是與入侵“鑰匙”刺突蛋白結合的受體,這一點和SARS-CoV一致。然而,單細胞測序結果發現,ACE2在呼吸系統中表達較低,科學家們認為這難以解釋新冠病毒為何主要感染人體的呼吸系統。

近日,西湖大學李旭課題組、黃晶課題組與復旦大學陸路課題組合作,在權威期刊《細胞研究》(Cell Research)上聯合發表了題為“AXL is a Candidate Receptor for SARS-CoV-2 that Promotes Infection of Pulmonary and Bronchial Epithelial Cells”的研究論文。研究發現,AXL蛋白是新冠病毒感染人類呼吸系統的潛在受體,這也是目前發現的首個不依賴于ACE2的新冠病毒新受體。

西湖大學生命科學學院特聘研究員李旭、黃晶以及復旦大學研究員陸路為論文的通訊作者,西湖大學王帥、邱宗仰、候盈男、鄧希雅,復旦大學徐巍為該論文的共同第一作者。

通過分析大規模人類單細胞測序的數據,研究團隊發現ACE2主要在人類的腎臟及消化系統表達,但僅在約千分之一的肺細胞和千分之二的氣管細胞中表達。他們認為,如此低的ACE2表達量難以支持新冠病毒在人群的高傳染性。因此猜測:新冠病毒在人類呼吸系統中可能存在其他重要受體。

通過對一些常用細胞系進行攜帶新冠病毒刺突蛋白的假病毒感染實驗發現,肺上皮細胞系H1299和支氣管上皮細胞系BEAS-2B可以被感染,研究團隊將這兩個細胞系用于后續的新冠病毒受體篩選。

研究團隊通過構建病毒刺突蛋白的穩轉細胞株、親和純化、質譜鑒定,并利用實驗室自主開發的基于閔可夫斯基高維距離的MUSE算法,篩選出22個候選受體。隨后又對這些候選受體與新冠病毒刺突蛋白形成的復合物進行了一系列模擬計算,最終篩選出結合強度排名前三的候選受體:AXL、EGFR和LDLR。

據介紹,AXL是一種受體酪氨酸激酶,定位在細胞膜上,是人體內一種負責介導PI3K等信號通路的細胞外信號向胞內的轉導的蛋白,廣泛參與調節細胞的生存、增殖、遷移與分化。其最早發現于慢性粒細胞白血病的病人中,也有研究認為可能參與癌癥的發生。

通過一系列生化及細胞實驗,研究團隊證明肺細胞上的AXL蛋白與新冠病毒刺突蛋白相結合,并在細胞膜上存在強共定位。值得注意的是,AXL并不結合刺突蛋白用于結合ACE2的RBD區域,而是結合刺突蛋白N端的NTD區域。

與此印證的是,西湖大學周強及合作團隊此前也在新冠病人中發現拮抗刺突蛋白N端的抗體。

同時,研究團隊還發現,AXL在包括肺I/II型上皮細胞、基底細胞、成纖維細胞、內皮細胞、平滑肌細胞及髓系細胞的幾乎所有類型的呼吸系統細胞中均有較高表達。

研究團隊通過新冠病毒刺突蛋白假病毒感染實驗發現,在HEK293T中過表達AXL可以顯著增強病毒的感染。隨后,研究團隊進一步明確了AXL通過特異性結合新冠病毒刺突蛋白,介導病毒在呼吸系統細胞上的吸附與內化。

因此,他們提出:AXL可能是新冠病毒在肺細胞上的潛在受體。

研究團隊隨后還發現,AXL的敲除可以顯著減少假病毒對于H1299細胞的感染。為了排除AXL幫助ACE2介導病毒感染的可能性,研究團隊構建了ACE2或/和AXL敲除的H1299細胞系,并發現敲除ACE2對于病毒感染H1299細胞并無影響,而敲除AXL顯著降低了假病毒的感染。在細胞培養基中加入合成的可溶性的AXL重組蛋白可以有效抑制病毒感染H1299細胞。

同時,研究團隊發現ACE2和AXL之間并不存在相互交叉的抑制感染功能,提示AXL可能是不依賴于ACE2的新冠病毒新受體。

中國團隊找到新冠感染人類的新潛在受體,表達與病程高度相關

病毒感染實驗證實AXL是新冠病毒在肺細胞上的重要受體。

研究團隊還在生物安全防護三級實驗室中進行了新冠病毒的真病毒感染實驗。實驗結果表明AXL可以不依賴于ACE2獨立介導新冠真病毒的感染,他們進一步在肺上皮細胞系H1299和正常肺上皮細胞形成的肺上皮類器官中敲除了AXL,發現新冠病毒感染被顯著抑制。加入可溶的AXL重組蛋白或是新冠病毒刺突蛋白NTD重組蛋白,也可以大大抑制病毒感染。

最后,研究團隊證實在新冠病人中,AXL的表達與病毒載量和病程發展高度相關。

來源:www.toutiao.com

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