SARS-CoV-2包膜蛋白PDZ结合基序通过破坏宿主上皮细胞连接发挥毒力因子的作用

本研究聚焦SARS-CoV-2包膜蛋白（E蛋白）的PDZ结合基序（PBM）在病毒致病机制中的关键作用。研究人员通过构建PBM缺失突变病毒株（E-△PBM和E-MutPBM），结合体外气液界面模型（ALI）和仓鼠感染实验，首次证实PBM通过破坏紧密连接蛋白ZO-1的定位导致上皮屏障功能障碍，显著降低病毒复制效率并减轻肺部炎症。该发现为COVID-19治疗提供了新的靶向策略，发表于《Cellular & Molecular Immunology》。

　　

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引发的COVID-19大流行暴露出我们对病毒致病机制认知的不足。尤其令人困惑的是，为何这种病毒能迅速破坏肺泡上皮屏障，导致急性呼吸窘迫综合征（ARDS）？现有研究多聚焦刺突蛋白（Spike），而对另一个关键结构蛋白——包膜蛋白（Envelope, E）的关注相对较少。法国巴黎西岱大学（Université Paris Cité）和巴斯德研究所（Institut Pasteur）的Flavio Alvarez团队在《Cellular & Molecular Immunology》发表的研究，揭开了E蛋白C端PDZ结合基序（PBM）作为“分子破坏者”的神秘面纱。

研究采用三大关键技术：① 酵母重组反向遗传学构建PBM缺失病毒株（E-△PBM缺失最后4个氨基酸，E-MutPBM替换为甘氨酸四联体）；② 人支气管气液界面模型（MucilAir）模拟呼吸道感染；③ 叙利亚仓鼠模型结合阻抗检测（Maestro Z）和转录组测序（RNA-seq）评估病理变化。

E蛋白PBM显著影响病毒适应性

通过比较野生型（E-WT）与突变病毒在Vero-E6细胞中的生长曲线发现，PBM缺失使病毒复制延迟48小时（MOI=0.001时滴度降低2个对数级）。阻抗实验显示突变病毒致细胞病变效应（CPE）减弱，死亡时间延迟（图1D-E）。

PBM特异性破坏ZO-1介导的上皮连接

免疫荧光显示E蛋白定位于高尔基体和囊泡，与ZO-1共定位（图2F）。Pull-down实验证实E-WT通过PBM与ZO-1 PDZ2结构域结合，而E-MutPBM丧失该能力（图2G）。在MucilAir模型中，E-WT感染导致ZO-1网络断裂，而突变病毒仅引起轻微扰动。

动物模型验证毒力衰减

仓鼠感染E-WT后出现典型体重下降（15%）和嗅觉丧失（50%），而PBM突变组症状接近对照组（图3B-E）。组织学显示E-WT引发严重肺泡水肿和支气管上皮脱落，突变病毒仅导致轻度炎症（图4A）。值得注意的是，E-△PBM表现介于两者之间，提示C端序列变化产生差异化影响。

转录组揭示炎症通路差异

肺部RNA-seq发现E-WT特异性下调黏附连接通路（如ZO-1/TJP1），而所有病毒均激活细胞因子风暴相关通路（如NF-κB）。但PBM缺失使炎症反应强度降低40%（图5C-D）。脑干中仅检测到少量PDZ相关蛋白（CNKSR2、ERBIN）表达变化，印证神经侵袭与PBM关联较弱。

这项研究首次阐明SARS-CoV-2 E蛋白通过PBM-ZO-1互作破坏上皮屏障的分子机制，解释了临床常见的肺泡水肿病理基础。更关键的是，PBM在各类变异株中高度保守，使其成为理想的广谱抗病毒靶点。研究为开发阻断PBM-PDZ相互作用的小分子药物提供了理论依据，可能为COVID-19重症患者带来新的治疗希望。