COVID-19:病毒如何關閉了我們的蛋白質合成,導致免疫系統全面癱瘓
來自德國慕尼黑和烏爾姆的研究人員已經確定了大流行性冠狀病毒SARS-CoV-2如何抑制受感染細胞中蛋白質的合成,並證明它能有效地解除人體固有的免疫系統。由冠狀病毒SARS-Cov-2編碼的非結構蛋白1(Nsp1)現在已經被證明對宿主細胞有毀滅性的影響。
Nsp1實際上是病毒用來確保自身在人類宿主中復制和傳播的核心武器之一。近20年前,與之相關的SARS冠狀病毒爆發後,Nsp1被鑑定為一種毒力因子,當時它被證明能抑制受感染細胞的蛋白質合成。現在,慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(LMU)和烏爾姆大學醫院的研究人員在COVID-19中證實了Nsp1如此有效的原因。《Science》雜誌上的一篇論文中,詳細描述了這種蛋白質的作用方式。
在所有的生物細胞中,合成蛋白質的任務都是由核醣體的複雜分子機器來完成的。核醣體與信使核糖核酸相互作用,信使核糖核酸是蛋白質合成的藍圖,並將每個信使核糖核酸序列轉化為相應蛋白質的氨基酸序列。氨基酸序列又決定了每種蛋白質的形狀和生物功能。核醣體由兩個不同的亞基組成,Nsp1與較小的一個40S亞基結合。mRNA最初與小亞基結合,然後後者與60S亞基相互作用形成空腔,然後mRNA從中穿過。新的研究表明Nsp1蛋白的一端與40S亞單位相互作用,阻止了mRNA的結合。
借助高分辨率的冷凍電子顯微鏡,LMU基因中心的Roland Beckmann教授和他的同事們已經在三維空間詳細展示了Nsp1是如何與小核醣體亞基中的特定口袋緊密結合併抑制功能性核醣體的形成的。進一步的實驗表明,Nsp1還可以與完全組裝的核醣體的特定構型狀態相互作用。
此外,烏爾姆大學醫院的Konstantin Sparrer領導的研究小組能夠證明,蛋白質合成的停止導致人體抵抗病毒的一條主要防線幾乎完全崩潰。Nsp1通過抑制一個重要的信號級聯而使先天免疫反應失活。這項研究的作者希望,所獲得的見解將有可能找到中和這種新型冠狀病毒的方法,從而減輕它引起的呼吸道疾病的嚴重程度。他們說,一種潛在的方法是開發一種分子來掩蓋病毒蛋白的結合位點。這應該是可行的,因為Nsp1結合袋本身似乎在核醣體功能中不起重要作用。
原文檢索:Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2
(生物通:伍松)