太狡猾！冠状病毒竟会“劫持”细胞消灭病毒的工具，促...

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来源：药明康德


细胞中的溶酶体（lysosome）被称为细胞的“垃圾处理厂“，它通过消化细胞中错误折叠的蛋白、“废旧”的细胞器，产生氨基酸，为细胞合成新的蛋白质提供原料。溶酶体介导的蛋白降解也是细胞消灭病毒的有力工具之一。然而，日前美国国立卫生研究院（NIH）的研究团队发现，包括新冠病毒在内的β-冠状病毒，能够“劫持”溶酶体作为自身传播的工具，同时导致溶酶体中降解酶的失活，并且扰乱抗体呈现通路。研究人员表示，这一研究结果有助于解释COVID-19患者中出现的细胞和免疫异常，并且可能提供开发治疗手段的全新思路。这项研究发表在《细胞》杂志上。


令人惊讶的发现
　　科学家们已经知道，病毒感染细胞之后，会利用细胞生产蛋白的机制，合成自身复制所需的蛋白，在细胞内增殖，最后脱离细胞去感染其它的细胞。然而，对病毒如何脱离细胞的了解仍然很有限。传统的理解是，复制生成的病毒颗粒会从内质网转移到高尔基体，然后被高尔基体分泌的属于生物合成分泌通路（biosynthetic secretary pathway）的囊泡携带到细胞膜表面，与细胞膜融合之后脱离细胞。诸如丙肝病毒、登革热病毒和西尼罗河病毒（West Nile Virus）等包膜RNA病毒均采用这种方式脱离细胞，科学家们以为冠状病毒也采用同样的方式脱离细胞。
　　在这项研究中，NIH的科学家对小鼠肝炎病毒（mouse hepatitis virus， MHV）的脱离方式进行了研究。这是一种β-冠状病毒。他们首先用抑制生物合成通路的抑制剂处理受到病毒感染的细胞，如果MHV病毒利用生物合成分泌通路脱离细胞的话，抑制这一通路理论上可以抑制病毒的释放。
　　“令我们惊讶的是，这些冠状病毒仍然能够正常脱离细胞。”这一研究的负责人，NIH国立心肺血液研究所（NHLBI）的Nihal Altan-Bonnet博士说，“这是我们获得的第一个线索，冠状病毒可能在使用另外的通路。”




这篇科学论文的资深作者Nihal Altan-Bonnet博士（图片来源：NIH官网）

　　进一步的显微镜成像研究显示，冠状病毒会被运送到溶酶体中，并且在那里聚集。可是溶酶体里的环境通常是强酸性，那里有很多消化蛋白的酶。冠状病毒如果通过溶酶体脱离细胞，为什么不会被溶酶体消化掉？


　　病毒“劫持”溶酶体的“狡猾手段”

　　研究人员用能够显示pH值的染料对被MHV感染的细胞进行了染色，他们发现，被MHV感染的细胞中，溶酶体的pH值显著升高，未感染的细胞中溶酶体的平均pH值为4.7，而被MHV感染的细胞中溶酶体的pH值则提高到5.7。以往的研究显示，溶媒体中的酶的活性与pH值有很大关联，pH值的微小上升就可以导致蛋白酶活性的显著下降。对蛋白酶活性的检测表明，被MHV感染的细胞中，溶酶体内的蛋白酶活性降低了40%。
　　所以，MHV病毒感染可以通过提高溶酶体的pH值，降低其中蛋白酶的活性，让溶酶体可以被病毒用于脱离细胞。研究人员还发现新冠病毒的ORF3a蛋白也会靶向溶酶体并且可能导致溶酶体酸性降低。

新生成的β-冠状病毒可以利用溶酶体途径脱离细胞

抗病毒疗法的新思路　

　

既然冠状病毒通过溶酶体通路脱离细胞，那么抑制溶酶体通路能不能减少病毒的释放呢？研究人员使用一种名为CID1067700的抑制剂来抑制溶酶体的生成。他们发现，虽然这种抑制剂不会影响细胞的活力，或者病毒的感染和复制，但是它显著降低了病毒的释放。在4 µM时将病毒释放降低了100倍，在40 µM时病毒释放降低了1000倍！

　　“溶酶体通路提供了一种构建靶向疗法的全新思路。“Altan-Bonnet博士说。她的研究团队正在进行进一步研究，检验这类药物干预能否有效降低冠状病毒的传播，以及是否有已经获批的药物能够阻断这一通路。她同时表示，这一研究可能帮助防治未来由其它冠状病毒引起的流行病。