徐建青/张晓燕团队《PNAS》报道MYH9是SARS-COV-2感染的共受体——增强ACE2依赖性内吞作用以促进感染

【字体: 时间:2021年12月09日 来源:复旦大学生物医学研究院

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 2021年12月6日,我院徐建青/张晓燕团队与第二军医大学赵平教授团队联合在PNAS杂志上发表了题为 Nonmuscle myosin heavy chain IIA facilitates SARS-CoV-2 infection in human pulmonary cells 的文章。文章发现人非肌肉肌球蛋白重链IIA (MYH9)是SARS-CoV-2感染人肺细胞的辅助受体。

 自2019年12月以来,导致严重急性呼吸综合征的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引发了COVID-19的全球大流行,迄今已导致超过2.65亿人感染。已有研究证明,SARS-CoV-2病毒具有组织嗜性,能优先感染呼吸道上皮细胞,且在多种人体器官包括肺、咽、心、肝、脑、肾脏及消化系统器官中均能检测到病毒的存在。新型冠状病毒感染能引起人的上呼吸道疾病、发烧及严重肺炎。

 冠状病毒组织嗜性的决定因素是病毒S蛋白,S蛋白通过与宿主细胞上的膜受体结合介导病毒感染细胞,并可被宿主细胞的蛋白酶如TMPRSS2和Furin切割为N端S1及C端S2亚单位。研究表明,ACE2是非典病毒(SARS-CoV)的感染受体,且能与SARS-CoV-2的S蛋白结合使SARS-CoV-2病毒进入细胞。然而,ACE2并不能完全解释SARS-CoV-2感染的组织嗜性,因为病毒在肝脏、大脑、血液,特别是肺脏等组织中复制,其中仅部分细胞表达ACE2,且ACE2表达量较低。近期NRP1及硫酸乙酰肝素HS已被确定为能够增强ACE2依赖性SARS-CoV-2感染的辅助因子,而酪氨酸蛋白激酶受体(AXL)和CD147被鉴定为不依赖ACE2而独立参与了SARS-CoV-2进入细胞的受体。这从机制出发解答了新冠病毒的高传染性及新冠疫情蔓延是因为SARS-CoV-2能够依赖多种途径感染宿主细胞。

 为进一步探寻SARS-CoV-2感染人肺部组织细胞的具体机制,作者利用抗环血酸过氧化物酶(APEX2)邻近标记技术筛选与SARS-CoV-2病毒S蛋白存在相互作用的宿主蛋白,并通过质谱鉴定得到了一个与SARS-CoV-2病毒S蛋白存在相互作用的宿主蛋白Nonmuscle myosin heavy chain IIA(MYH9),后续用免疫共沉淀实验进一步证明了MYH9分子与S蛋白能够直接结合。随后作者对MYH9分子在SARS-CoV-2感染人类细胞这一过程中的功能进行验证:利用CRISPR/Cas9技术敲除野生型人类肺癌细胞系A549细胞及Calu-3细胞中的MYH9基因后,发现能显著抑制SARS-CoV-2感染,而MYH9的过表达增强了野生型A549和H1299细胞中的感染。用免疫荧光实验证明MYH9分子能与S蛋白共定位,且两种蛋白的结合是通过MYH9的C端结构域(被称作PRA)直接结合SARS-CoV-2的S2亚单位及S1亚单位的N末端结构域(NTD)实现。在宿主细胞中过表达PRA,发现对多种冠状病毒进入细胞有着广谱的促进作用。

 进一步的实验表明,内体或肌球蛋白抑制剂能有效地阻断SARS-COV-2的病毒进入PRA-A549细胞,而TMPRSS2和组织蛋白酶B和L(CatB/L)抑制剂无效,表明MYH9分子促进SARS-CoV-2病毒的内吞是绕过TMPRSS2和CatB/L途径的。事实上,作者发现过表达MYH9并不增强ACE2敲除A549细胞中的SARS-CoV-2假病毒感染,仅增加了野生型A549细胞中的病毒感染。但敲除MYH9分子显著降低了ACE2-A549细胞中SARS-CoV-2假病毒及真病毒感染。这些数据表明,MYH9不是单独作为SARS-CoV-2病毒受体,而是在ACE2表达低的细胞中作为ACE2的共受体。最后作者又证明了MYH9的缺失同样可以减少SARS-CoV-2真病毒感染Calu-3和ACE2-H1299等细胞。

 综上所述,MYH9是SARS-CoV-2的进入细胞的共受体,显著提升ACE2依赖性内吞作用而促进感染,独立于TMPRSS2及CatB/L之外,其作用在低表达ACE2的细胞尤为重要,如肺组织细胞,故而MYH9分子可能作为未来临床干预策略的又一重要的潜在靶点。

原文链接:https://www.pnas.org/content/118/50/e2111011118





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