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兩種蛋白質(zhì)相互作用的動態(tài) 有助于解釋病毒如何造成肺損傷并逃逸

2021-06-09 08:13:09 來源：科技日報

美國能源部布魯克海文國家實驗室的科學家在8日《自然·通訊》雜志上發(fā)表了首個詳細的新冠病毒包膜蛋白的原子級模型，該蛋白與維持肺部黏膜所必需的一種名為PALS1的人類肺細胞連接蛋白結(jié)合，該模型展示了這兩種蛋白質(zhì)是如何相互作用的，有助于解釋病毒如何在特別脆弱的新冠肺炎患者中造成廣泛的肺損傷，并從肺部逃逸感染其他器官。這一發(fā)現(xiàn)可能會加快治療該疾病相關(guān)藥物的研究。

新冠病毒包膜蛋白與其刺突蛋白一起存在于病毒的外膜上，幫助病毒在感染細胞內(nèi)組裝新顆粒。早期研究表明，包膜蛋白在劫持人類蛋白質(zhì)以促進病毒釋放和傳播方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

科學家們推測，包膜蛋白通過一定方式破壞了肺細胞的連接。

當肺細胞連接被新冠病毒破壞時，免疫細胞會試圖修復損傷，釋放被稱為細胞因子的小蛋白。這種免疫反應(yīng)可能會引發(fā)大規(guī)模炎癥，導致所謂的“細胞因子風暴”和隨后的急性呼吸窘迫綜合征，從而加重病情。此外，由于損傷削弱了細胞間的聯(lián)系，病毒可能更容易從肺部逃逸，并通過血液傳播，感染其他器官，包括肝臟、腎臟和血管。

此次，研究人員通過將包膜蛋白和PALS1混合在一起，快速冷凍樣品，然后用低溫電子顯微鏡研究膜蛋白和動態(tài)蛋白質(zhì)復合物，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)之間動態(tài)相互作用的細節(jié)。利用觀察到的結(jié)構(gòu)特征，研究人員創(chuàng)建了分子模型。

該模型有關(guān)于組成這兩種蛋白質(zhì)的單個氨基酸的信息，提供了結(jié)構(gòu)細節(jié)和對分子間力的理解，這些力允許包膜蛋白在受感染細胞深處將PALS1從肺細胞外邊界的位置“扳開”。換句話說，病毒的包膜蛋白通過與人體的PALS1蛋白結(jié)合，將PALS1蛋白從它們通常的保持肺細胞連接緊密的工作中“拉”了出來。據(jù)此就可解釋新冠病毒導致肺部損傷的原因。

布魯克海文實驗室的結(jié)構(gòu)生物學家、該研究的主要作者劉群（音譯）表示說：“當病毒蛋白將PALS1從細胞連接中‘拉’出來時，它可以幫助病毒更容易傳播，這將為病毒提供選擇性優(yōu)勢。任何增加病毒存活、傳播或釋放的特征都可能被保留。”病毒繼續(xù)傳播的時間越長，出現(xiàn)新的進化優(yōu)勢的機會就越大。此外，任何現(xiàn)有的損傷，如肺細胞疤痕，都可能使新冠肺炎患者更難從損傷中恢復。

研究人員表示，找到原因可以幫助尋找專門阻止新冠病毒發(fā)生這種作用的藥物，從而減少病毒對人體的殺傷力。

此外，了解這種蛋白質(zhì)相互作用的動態(tài)也將有助于科學家追蹤新冠病毒等病毒是如何進化的。

總編輯圈點

在新冠病毒大流行一年多之后，科研人員仍然在努力解開有關(guān)新冠病毒致病機理的謎團?？蒲腥藛T建立了新的更高精度的模型，發(fā)現(xiàn)新冠病毒會將一種人類肺細胞連接蛋白從細胞連接中拉出，斷裂的連接造成一系列連鎖反應(yīng)，比如之前我們熟悉的炎癥因子風暴。它也解釋了病毒如何導致患者的肺部損傷。人類和病毒的戰(zhàn)爭，確實是一場拉鋸戰(zhàn)。有時病毒倏忽而來，又悄然而去；有時也可能安營扎寨，不斷進化。人類必須不斷精進，不斷深入，才能贏得暫時的勝利。

標簽：蛋白質(zhì) 相互作用病毒肺損傷