Cell子刊详解：冠状病毒是模仿人类蛋白的高手
来源：本站原创 2020-11-12 15:22
2020年11月12日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学医学中心的研究人员发现冠状病毒善于模仿与COVID-19严重疾病有关的人类免疫蛋白。相关研究结果近期发表在Cell Systems期刊上，论文标题为“A Sweep of Earth’s Virome Reveals Host-Guided Viral Protein S
2020年11月12日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国哥伦比亚大学医学中心的研究人员发现冠状病毒善于模仿与COVID-19严重疾病有关的人类免疫蛋白。相关研究结果近期发表在Cell Systems期刊上，论文标题为“A Sweep of Earth’s Virome Reveals Host-Guided Viral Protein Structural Mimicry and Points to Determinants of Human Disease”。
许多植物和动物使用模仿的艺术来欺骗它们的猎物或捕食者。病毒也采用了类似的策略：病毒蛋白可以模仿宿主蛋白的三维形状来欺骗宿主，从而帮助病毒完成其生命周期。
论文通讯作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医生学院系统生物学助理教授Sagi Shapira博士说，“病毒使用模仿的原因与植物和动物一样---欺骗。我们推测，识别病毒蛋白的外观相似物将为我们提供有关包括SARS-CoV-2在内的病毒如何导致疾病的线索。”
冠状病毒是模仿高手
在这项新的研究中，Shapira利用超级计算机，用类似于三维面部识别软件的程序搜索病毒模仿物。他们扫描了地球生态系统中的7000多种病毒和4000多种宿主，发现了600万个病毒模仿的实例。
Shapira说，“模仿是病毒中一种比我们想象中更普遍的策略。它被所有类型的病毒使用，无论病毒基因组的大小，病毒如何复制，或者病毒是否感染细菌，植物，昆虫或人类。”
但有些类型的病毒比其他类型的病毒更多地使用了模仿。乳头瘤病毒和逆转录病毒并没有那么多地使用模仿。另一方面，冠状病毒特别擅长模仿，被发现可以模仿150多种蛋白，其中包括许多控制血液凝固或激活补体的蛋白---这是一组免疫蛋白，有助于靶向病原体使之随后遭受破坏，并增加体内的炎症。
Shapira说，“我们认为，通过模仿身体的免疫补体蛋白和凝血蛋白，冠状病毒可能会促使这些系统进入过度活跃的状态，并导致我们在感染患者中看到的病理学症状。”
人类研究支持病毒模仿在COVID-19中的作用
在COVID-19疫情流行的过程中，许多COVID-19患者显然存在凝血问题，目前一些患者已经接受了抗凝血剂和限制补体激活的药物治疗。
在近期发表在Nature Medicine期刊上的另一篇论文中，来自哥伦比亚大学的研究人员已发现有证据表明，免疫补体蛋白和凝血蛋白的功能性和遗传性失调与严重的COVID-19疾病有关。他们发现，患有黄斑变性（与补体激活增强有关）的人更有可能死于COVID-19：补体和凝血基因在COVID-19患者中更活跃，补体和凝血基因存在某些突变的人更有可能因COVID-19住院。
自从这篇发表在Nature Medicine期刊上的论文今年春天首次出现在预印本服务器上之后，其他研究人员也已发现补体和COVID-19严重程度之间的联系，而且一些关于补体抑制剂的临床试验已经开始。
Shapira说，对病毒蛋白功能和模仿的调查表明，了解潜在的病毒生物学特性可能是洞察病毒如何导致疾病以及谁可能面临最大风险的方法之一。
Shapira说，“病毒已经知道如何利用它们的宿主。通过研究病毒，我们不仅可以揭示生物学的基本原理，而且还可以揭示它们如何扰乱细胞稳态并导致病理。希望有一天，我们也许能够利用这些知识进行反击。除了COVID-19之外，针对地球上的所有病毒，我们正在收集的关于单个病毒蛋白如何发挥作用的信息可能有朝一日会被用作进行医疗和农业干预的基石。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Coronaviruses Are Masters of Mimicry, New Study Finds
https://www.cuimc.columbia.edu/news/coronaviruses-are-masters-mimicry-new-study-finds
2.Gorka Lasso et al. A Sweep of Earth's Virome Reveals Host-Guided Viral Protein Structural Mimicry and Points to Determinants of Human Disease. Cell Systems, 2020, doi:10.1016/j.cels.2020.09.006.
3.Ancient Part of Immune System May Underpin Severe COVID
https://www.cuimc.columbia.edu/news/ancient-part-immune-system-may-underpin-severe-covid
4.Vijendra Ramlall et al. Immune complement and coagulation dysfunction in adverse outcomes of SARS-CoV-2 infection. Nature Medicine, 2020, doi:10.1038/s41591-020-1021-2.
图片来自Cell Systems, 2020, doi:10.1016/j.cels.2020.09.006。
许多植物和动物使用模仿的艺术来欺骗它们的猎物或捕食者。病毒也采用了类似的策略：病毒蛋白可以模仿宿主蛋白的三维形状来欺骗宿主，从而帮助病毒完成其生命周期。
论文通讯作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医生学院系统生物学助理教授Sagi Shapira博士说，“病毒使用模仿的原因与植物和动物一样---欺骗。我们推测，识别病毒蛋白的外观相似物将为我们提供有关包括SARS-CoV-2在内的病毒如何导致疾病的线索。”
冠状病毒是模仿高手
在这项新的研究中，Shapira利用超级计算机，用类似于三维面部识别软件的程序搜索病毒模仿物。他们扫描了地球生态系统中的7000多种病毒和4000多种宿主，发现了600万个病毒模仿的实例。
Shapira说，“模仿是病毒中一种比我们想象中更普遍的策略。它被所有类型的病毒使用，无论病毒基因组的大小，病毒如何复制，或者病毒是否感染细菌，植物，昆虫或人类。”
但有些类型的病毒比其他类型的病毒更多地使用了模仿。乳头瘤病毒和逆转录病毒并没有那么多地使用模仿。另一方面，冠状病毒特别擅长模仿，被发现可以模仿150多种蛋白，其中包括许多控制血液凝固或激活补体的蛋白---这是一组免疫蛋白，有助于靶向病原体使之随后遭受破坏，并增加体内的炎症。
Shapira说，“我们认为，通过模仿身体的免疫补体蛋白和凝血蛋白，冠状病毒可能会促使这些系统进入过度活跃的状态，并导致我们在感染患者中看到的病理学症状。”
人类研究支持病毒模仿在COVID-19中的作用
在COVID-19疫情流行的过程中，许多COVID-19患者显然存在凝血问题，目前一些患者已经接受了抗凝血剂和限制补体激活的药物治疗。
在近期发表在Nature Medicine期刊上的另一篇论文中，来自哥伦比亚大学的研究人员已发现有证据表明，免疫补体蛋白和凝血蛋白的功能性和遗传性失调与严重的COVID-19疾病有关。他们发现，患有黄斑变性（与补体激活增强有关）的人更有可能死于COVID-19：补体和凝血基因在COVID-19患者中更活跃，补体和凝血基因存在某些突变的人更有可能因COVID-19住院。
自从这篇发表在Nature Medicine期刊上的论文今年春天首次出现在预印本服务器上之后，其他研究人员也已发现补体和COVID-19严重程度之间的联系，而且一些关于补体抑制剂的临床试验已经开始。
Shapira说，对病毒蛋白功能和模仿的调查表明，了解潜在的病毒生物学特性可能是洞察病毒如何导致疾病以及谁可能面临最大风险的方法之一。
Shapira说，“病毒已经知道如何利用它们的宿主。通过研究病毒，我们不仅可以揭示生物学的基本原理，而且还可以揭示它们如何扰乱细胞稳态并导致病理。希望有一天，我们也许能够利用这些知识进行反击。除了COVID-19之外，针对地球上的所有病毒，我们正在收集的关于单个病毒蛋白如何发挥作用的信息可能有朝一日会被用作进行医疗和农业干预的基石。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Coronaviruses Are Masters of Mimicry, New Study Finds
https://www.cuimc.columbia.edu/news/coronaviruses-are-masters-mimicry-new-study-finds
2.Gorka Lasso et al. A Sweep of Earth's Virome Reveals Host-Guided Viral Protein Structural Mimicry and Points to Determinants of Human Disease. Cell Systems, 2020, doi:10.1016/j.cels.2020.09.006.
3.Ancient Part of Immune System May Underpin Severe COVID
https://www.cuimc.columbia.edu/news/ancient-part-immune-system-may-underpin-severe-covid
4.Vijendra Ramlall et al. Immune complement and coagulation dysfunction in adverse outcomes of SARS-CoV-2 infection. Nature Medicine, 2020, doi:10.1038/s41591-020-1021-2.
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