波士顿大学医学院 从患者样本中分离出的严重感染SARS-COV-2病毒颗粒(黄色)的凋亡细胞(绿色)的彩色扫描电子显微照片
图像拍摄于马里兰州德特里克堡的国家航空航天研究所综合研究设施(IRF)
信用:国家卫生研究院/国家工业与信息化部 在国家新兴传染病实验室(NEIDL)、再生医学中心(CReM)和网络系统生物学中心(CNSB)的多组合作中,科学家报告了人类肺细胞对SARS-CoV-2感染的分子反应的第一张图谱
通过将生物工程化的人类肺泡细胞与复杂的、高度精确的质谱技术相结合,波士顿大学医学院(BUSM)的研究人员已经确定了肺细胞中的宿主蛋白质和途径,它们的水平在感染SARS-CoV-2后会发生变化,从而为疾病病理学和阻断新冠肺炎的新治疗靶点提供了见解
他们发现,在这些受感染的肺细胞中,一种被称为磷酸化的关键蛋白质修饰变得异常
蛋白质的磷酸化在调节生物体细胞内的蛋白质功能中起主要作用,在正常/健康细胞的情况下,蛋白质丰度和蛋白质磷酸化通常是高度受控的过程
然而,他们发现SARS-CoV-2使肺细胞陷入混乱,导致这些细胞内蛋白质数量和蛋白质磷酸化频率的异常变化
这些异常变化有助于病毒繁殖并最终破坏细胞
感染细胞的破坏可能导致广泛的肺损伤
根据研究人员的说法,一旦SARS-CoV-2进入肺细胞,它就迅速开始利用细胞的核心资源,否则这些资源是细胞正常生长和功能所必需的。
“病毒利用这些资源进行增殖,同时躲避身体免疫系统的攻击
以这种方式,新的病毒形成,随后排出衰竭和严重受损的肺细胞,让它们自毁
这些新病毒然后感染其他细胞,在那里同样的循环被重复,”相应的作者安德鲁·埃米利博士解释说
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,BUSM大学生物化学教授
研究人员在感染SARS-CoV-2后1至24小时检查了肺泡细胞,以了解肺细胞立即(在感染SARS-CoV-2后1、3和6小时)发生了什么变化,以及随后(在感染后24小时)发生了什么变化。
然后将这些变化与未感染的细胞进行比较
从感染和未感染的肺泡细胞中提取对应于不同时间点的所有蛋白质,并用称为“串联质量标签”的独特条形码标签进行标记
“这些标签只有通过质谱仪才能准确检测到,可以对细胞中的蛋白质和磷酸化丰度进行可靠的量化
“我们的结果表明,与正常/未感染的肺细胞相比,SARS-CoV-2感染的肺细胞在数千种蛋白质的丰度和磷酸化事件上表现出显著的变化,”BUSM大学病理学和实验室医学教授兼CReM主任达雷尔·科顿医学博士说
“此外,我们的数据还显示,SARS-CoV-2病毒早在感染后一小时就诱导了大量的这些变化,为宿主肺细胞的完全劫持奠定了基础,”埃尔克·穆尔伯格博士补充说
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,微生物学副教授和国家环境与发展研究所首席研究员
BUSM大学医学副教授、CReM研究员安德鲁·威尔逊医学博士说:“肺细胞有一些重要的生物学特性,而通常用于研究病毒感染的其他细胞类型无法复制这些特性。”
“在患者中受损最严重的细胞类型背景下研究病毒,可能会产生我们在其他模型系统中无法看到的洞见
" 研究人员还分析了他们的数据,以确定新冠肺炎治疗的潜在机会,并发现至少18种预先存在的临床批准的药物(最初是为其他医疗条件/疾病开发的)可以被重新用于新冠肺炎治疗
这些药物显示出阻止肺细胞中SARS-CoV-2增殖的非凡前景
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