一个课题组两篇Cell发布病毒与宿主相互作用重要研究

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

　　病毒是与其宿主共同进化数百万年的分子机器，以利用其专门的细胞内环境进行复制。这种共同依赖性表现为数千种影响细胞功能并可能导致疾病的分子变化。对这些变化的系统，定量理解对于理解这些疾病状态和下一代治疗方法的发展至关重要。然而，直到最近，蛋白质组学、功能基因组学和细胞工程方面的技术进步才允许在哺乳动物细胞中产生系统级交互作图。通过将这些技术创新与传染病联系起来，我们努力深入了解健康和发病机制的分子机制。通过这种方式，我们可以使用“大数据”从系统到结构再到患者，然后再回来为治疗方法的开发和设计提供信息。

　　加州大学旧金山分校的Nevan Krogan实验室专注于利用各种基于系统技术的高通量方法探索感染期间宿主细胞系统的变化。这些技术包括包括蛋白质组学技术，如亲和纯化与质谱（AP-MS）、翻译后修饰（PTM）分析、交联质谱（XL-MS）、抗坏血酸过氧化物酶邻近标记质谱（APEX-MS）和定量质谱。在此基础上，结合功能基因组技术，如CRISPR / Cas9编辑、遗传相互作用图谱、小RNA干扰（RNAi）筛选、染色质免疫沉淀（ChIP）和微阵列分析等，研究了多种细菌和病毒病原体蛋白与宿主蛋白的相互作用。通过采用无偏见的系统传染病方法，确定宿主中致病持续性和感染的关键节点，这反过来可以为新治疗策略的设计和开发提供信息。

　　近日，Krogan实验室联合其它实验室同时在Cell杂志上发表两篇论文，通过研究分析黄病毒和埃博拉病毒蛋白与宿主蛋白相互作用，解释了这些病毒的关键毒力因子与致病机制。

　　在第一篇文章中，Krogan实验室与来自贝勒医学院的Bellen团队联手，通过亲和纯化-质谱(AP-MS)方法，比较了登革病毒和寨卡病毒分别在人类和蚊媒宿主中的病毒-宿主蛋白间互作，并绘制了一系列互作图谱【1】。 近年来，蚊媒黄病毒，包括登革病毒寨卡病毒等，带来的公共卫生问题越来越引起人们的重视。系统性的研究黄病毒是如何通过病毒-宿主蛋白相互作用，“绑架”宿主细胞的生理进程，可以为研究黄病毒的复制和致病机制提供依据。

　　通过亲和纯化-质谱(AP-MS)方法发现通用和病毒特异性的病毒-宿主相互作用显示出，黄病毒NS5蛋白通过抑制转录复合体PAF1C的募集来抑制干扰素刺激基因的表达；通过作用于SEC61易位子的小分子药物，可同时在人类和蚊媒宿主中抑制登革和寨卡病毒的复制。本研究还报道了，寨卡病毒的NS4A可以特异性和一个与遗传性小头症相关的基因ANKLE2相互作用，并且证明了寨卡NS4A在果蝇中的表达可引起小头症，且小头症的出现与ANKLE2的抑制表达相关，系统性揭示了寨卡病毒NS4A抑制大脑发育通过ANKLE-2依赖性方式。该研究提供了黄病毒-宿主蛋白的比较性研究图谱，配合体内生物学模型，为病毒的致病机制研究提供了生物学依据。

　　另一片文章中，Krogan实验室与来自佐治亚州立大学 Basler团队合作【2】，通过亲和纯化与质谱（AP-MS）方法鉴定的194个高度可信的埃博拉病毒与宿主间的相互作用蛋白。埃博拉病毒（EBOV）感染通常会导致人类致命的疾病，但很少有人知道EBOV如何在感染期间侵入宿主途径。为了解决这个问题，作者通过蛋白质组学等相关系统生物学方法构建了埃博拉病毒蛋白与宿主蛋白相互作用网络。在发现的194个高可信度的相互作用蛋白中，包括阻止病毒复制的宿主泛素连接酶RBBP6，并且挖掘发现了该蛋白与病毒转录调节因子VP30之间的调控网络。

　　通过蛋白模拟和分子对接等方法，发现了宿主蛋白RBBP6靶向病毒核蛋白结合裂缝处的VP30蛋白，并鉴定出RBBP6内与VP30结合的23个氨基酸区域。此外，VP30-RBBP6肽复合物的晶体结构显示，RBBP6与病毒核蛋白（NP）和VP30蛋白具有相同的结合界面，这意味着RBBP6与NP竞争结合VP30，从而抑制埃博拉病毒RNA合成。内源性RBBP6的敲低刺激了病毒转录并增加了EBOV复制，而RBBP6的肽模拟物的过度表达可以强烈抑制两者的相互作用。因此，RBBP6肽模拟物可有效抑制埃博拉病毒感染，并成为候选药物的理想靶标。

　　参考文献：

　　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.