SARS-CoV-2 SUD2core通过解除HEBP2介导的颗粒胞吐抑制促进中性粒细胞介导的炎症

《Cell Reports》：SARS-CoV-2 SUD2core promotes neutrophil-mediated inflammation by disabling HEBP2-mediated restraint on granule exocytosis

　　

重症新型冠状病毒病（COVID-19）中中性粒细胞驱动的免疫病理学分子基础仍不清楚。研究人员将严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）的SARS独特结构域（SUD）2core结构域鉴定为中性粒细胞相关蛋白血红素结合蛋白2（HEBP2）的直接结合伴侣。研究人员发现，HEBP2正常抑制嗜天青颗粒胞吐，而SUD2core招募E3连接酶LTN1，使HEBP2泛素化并降解，从而激活Rab27a-突触结合蛋白样1（SYTL1）轴，促进颗粒释放、NETosis和促炎细胞因子分泌。在人类免疫-上皮类器官共培养模型中，SUD2core以HEBP2依赖性方式加剧上皮损伤。重要的是，两种破坏SUD2core-HEBP2相互作用的小分子化合物可有效减弱中性粒细胞介导的炎症。这些发现揭示了一种病毒策略，即解除宿主对中性粒细胞效应功能的抑制，并强调SUD2core-HEBP2界面是COVID-19一个有前景的治疗靶点。

SARS-CoV-2 SUD2core通过解除HEBP2介导的颗粒胞吐抑制促进中性粒细胞介导的炎症——论文解读

重症COVID-19患者常出现由中性粒细胞过度活化驱动的免疫病理反应，表现为嗜天青颗粒胞吐释放髓过氧化物酶（MPO）等毒性介质、中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成及细胞因子风暴。然而，SARS-CoV-2感染诱导嗜天青颗粒胞吐的分子机制尚不明确。SUD2core是SARS-CoV-2非结构蛋白3（Nsp3）中的独特结构域，在常见人类冠状病毒中缺失，提示其与病毒毒力相关。血红素结合蛋白2（HEBP2）是中性粒细胞相关蛋白，但其在病毒感染中的功能未知。研究人员旨在阐明SUD2core是否通过靶向HEBP2调控中性粒细胞介导的炎症反应。

研究人员通过酵母双杂交（Y2H）筛选鉴定HEBP2为SUD2core的直接结合蛋白，并证实两者在细胞质中共定位。功能研究表明，HEBP2是嗜天青颗粒胞吐的负调节因子，而SUD2core招募E3泛素连接酶LTN1促进HEBP2泛素化降解，解除其抑制作用，进而激活Rab27a-突触结合蛋白样1（SYTL1）信号轴，促进颗粒释放、NETosis和促炎细胞因子分泌。在人类肺类器官与中性粒细胞共培养模型中，SUD2core以HEBP2依赖性方式加剧上皮损伤。更重要的是，两种小分子化合物能破坏SUD2core-HEBP2相互作用，有效减轻中性粒细胞介导的炎症。该研究揭示了病毒逃逸宿主免疫监视的新策略，为COVID-19治疗提供了潜在靶点，论文发表在《Cell Reports》。

主要关键技术方法包括：酵母双杂交筛选、谷胱甘肽S转移酶（GST）pull-down、生物层干涉法（BLI）、免疫共沉淀（Co-IP）验证蛋白互作；AlphaFold建模和分子动力学模拟解析结合界面；CRISPR-Cas9技术生成HEBP2和LTN1基因敲除细胞；RNA测序（RNA-seq）分析转录组；使用重组SARS-CoV-2病毒样颗粒（trVLP）模拟感染；构建人肺类器官与中性粒细胞共培养模型（NintOs），类器官来源于一名肺腺癌患者的正常癌旁组织；通过虚拟筛选（ChemDiv库约400万化合物）鉴定小分子抑制剂。

研究结果分述如下：

HEBP2是SUD2core在体外和细胞中的直接互作伙伴：通过Y2H筛选发现HEBP2，GST pull-down和BLI确定高亲和力结合（解离常数K_D=451.50±51.86 nM）。AlphaFold预测和突变分析明确了关键结合残基，免疫荧光和Co-IP证实两者在A549和dHL-60细胞中共定位和细胞内互作。

HEBP2抑制中性粒细胞嗜天青颗粒胞吐：在dHL-60细胞中敲除HEBP2后，RNA-seq显示嗜天青颗粒胞吐和中性粒细胞脱颗粒通路富集。激活后HEBP2敲除细胞MPO分泌显著增加，F-actin解聚增强，表明HEBP2负调控该过程。

SUD2core拮抗HEBP2促进嗜天青颗粒胞吐：在dHL-60细胞中稳定表达SUD2core-WT增强MPO释放，而结合缺陷突变体（Mut1/2）效应消失。遗传上位性实验证明SUD2core的作用依赖HEBP2，并依赖于直接的SUD2core-HEBP2相互作用。

SUD2core招募LTN1介导HEBP2降解：放线菌酮追踪显示SUD2core加速HEBP2降解，蛋白酶体抑制剂MG132抑制该效应。Co-IP和GST pull-down证明SUD2core、HEBP2和LTN1形成三元复合物。LTN1敲除消除SUD2core诱导的HEBP2泛素化，体外泛素化实验证实LTN1直接泛素化HEBP2。

SUD2core通过HEBP2促进炎症反应超活化：qPCR和ELISA显示HEBP2缺失或SUD2core过表达增强TNF-α、IL-6、IL-8等促炎因子的表达和分泌，尤其在SARS2 trVLP感染后更显著。

SUD2core诱导NETosis并加重共培养模型上皮损伤：SUD2core过表达增加citH3阳性细胞、活性氧（ROS）产生和PAD4 mRNA表达。在肺类器官-中性粒细胞共培养模型中，SUD2core-WT中性粒细胞显著增加上皮细胞死亡，而HEBP2结合缺陷突变体减弱该效应。

靶向SUD2core-HEBP2相互作用抑制剂减轻炎症和上皮损伤：虚拟筛选得到化合物Comp.1和Comp.3，它们在体外破坏SUD2core-HEBP2结合，并在细胞和类器官模型中抑制MPO分泌、炎性细胞因子产生和NETosis。

讨论部分指出，SUD2core-HEBP2轴是连接SARS-CoV-2感染与过度炎症的关键机制。常规动物模型因鼠源HEBP2同源性低而不适用，因此采用人肺类器官模型。研究显示HEBP2降解是主要机制，转录变化属于继发效应。SUD2core-HEBP2结合界面在所有主要变异株中保守，提示其作为广谱抗病毒靶点的潜力。研究结论：总之，该研究提供了关于SUD2core-HEBP2相互作用如何促进中性粒细胞过度嗜天青颗粒胞吐，从而释放促炎细胞因子（重症COVID-19的标志）的机制性见解，这些发现为靶向SUD2core-HEBP2界面的新型治疗策略提供了分子基础。