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共抗疫情,辅助攻坚 | 病毒-宿主机制研究文献解读集锦

2020-02-10

新冠肺炎疫情发生以来,政府和人民众志成城抗击疫情,打响了一场疫情防控的人民战争。中科新生命为科研工作者精选了5篇病毒-宿主互作研究的科研文献,助力2019-nCOV科研攻坚战。

人类的历史,几乎就是病毒斗争的血泪史。深入了解其侵染和传播途径,才能更好地降低病毒对人类带来的损失与危害。相比于传统的系统生物学策略,高通量组学是目前最客观、最高效的技术手段。其中,蛋白组学、脂质组学在病毒领域的研究中发挥着重要的作用。请随小编一起来看看,科研人员是如何利用高通量组学利器做筛选的!


1. PNAS | 脂质组学揭示埃博拉病毒感染引起的脂代谢异常及潜在治疗靶点

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Plasma lipidome reveals critical illness and recovery from human Ebola virus disease.  IF=9.504

发表年份:2019年

脂质组学对比→脂质亚类分析→差异脂质功能分析→作者客观阐述

在疾病发展过程中,埃博拉病毒可损害血管内皮,进而导致血管通透性增加。2014年,非洲爆发史上最凶猛的一次埃博拉病毒疫情,震动全球。根据世卫组织的统计数字,截至2014年12月14日,全球范围内超过1。8万例感染者,近7000人死亡。

来自美国太平洋西北国家实验室、威斯康星大学麦迪逊分校、东京大学和塞拉利昂的威尔伯福斯第34团军事医院的研究人员共同利用脂质组学技术,对EVD患者的脂质代谢变化进行分析。与健康志愿者或死亡者相比,EVD患者的脂质代谢发生了强烈的改变。

脂质亚类水平上,幸存者的PC亚类含有更长的多不饱和脂肪酸,而死亡者的TG亚类含有更长的不饱和脂肪酸 。

通过进一步分析脂质分子的生物意义,这些差异脂质参与细胞外囊泡、细胞凋亡、肝功能异常等多种生物过程,研究人员提出了可能提高EVD存活率的干预治疗措施。

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2. Viruses| 双组学共同解析埃博拉病毒Makona V突变株对分化THP-1细胞转录水平的影响

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Investigating the Cellular Transcriptomic Response Induced by the Makona Variant of Ebola Virus in Differentiated THP-1 Cells.  IF= 3.916

发表年份:2019年

转录组学分析→qRT-PCR验证→蛋白转录联合分析→印证转录组主要结论

英国公共卫生部、英国国家健康研究所、利物浦大学和新加坡A*STAR的科研人员共同对Makona在人巨噬细胞中引发炎症反应的能力进行了分析。通过采用RNA-Seq定量蛋白质组学技术对感染过程中宿主mRNA和蛋白质丰度进行鉴定和定量。本研究发现,感染Makona的THP-1巨噬细胞具有明显的炎症反应诱导和激活状态增强作用。NF-κB和炎症相关转录物的丰度显示出显著的变化,反映了2013-2016年西非埃博病毒爆发期间在人类患者中观察到的情况,并证明在Makona感染细胞中发现的转录组变化与在Reston病毒感染中观察到的相似,并且在以前对EBOV其他变种的研究中也有描述。

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3. Nature Microbiology |蛋白+转录助力挖掘发现人类新型抗艾滋病病毒蛋白

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Proteomic profiling of HIV-1 infection of human CD4+ T cells identifies PSGL-1 as an HIV restriction factor.【合作项目文章】 IF= 14.174

发表年份:2019年

蛋白组学分析侵染宿主的影响→RNA-seq分析→蛋白转录联合分析交叉印证→筛选获得目标PSGL-1→挖掘导致PSGL-1降解的HIV蛋白→PSGL-1功能验证

众所周知,HIV通过攻击患者体内CD4+T淋巴细胞,使患者丧失免疫功能、易患各种并发疾病,最后导致死亡。1996年美籍华裔科学家何大一提出的鸡尾酒疗法(高效抗逆转录病毒治疗,HAART)可减少单一用药的抗药性、最大程度上缓解病人的症状,但无法根治此病,且长期服药依旧存在抗药性风险。因此,深入研究HIV-宿主细胞互作可优化现有抗艾滋病毒药物靶点为艾滋病患者带来福音。

来自清华大学、复旦大学和美国乔治梅森大学的研究人员,通过iTRAQ定量蛋白质组学、转录组学结合传统病毒学研究策略,从人类细胞中筛选出一种新型抗HIV蛋白PSGL-1(P-selectin glycoprotein ligand 1)。PSGL-1具有多重抗病毒功能,包括抑制病毒DNA复制、抑制新生病毒颗粒的二次感染。HIV病毒通过其附属蛋白Vpu与PSGL-1结合并促进PSGL-1的降解,从而逃逸PSGL-1的抗病毒功能。研究表明,Vpu和PSGL-1的结合抑制剂可为抗艾滋病新药研发提供了新作用途径和理论基础,具有极大的临床应用潜能。

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4. Nature |三组学共同揭示寨卡病毒致大脑病变机制

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An orthogonal proteomic survey uncovers novel Zika virus host factors。   IF= 43。07       

发表年份:2018年

病毒与宿主互作蛋白质组→病毒感染对宿主蛋白组和磷酸化修饰组水平的影响→评估筛选获得的宿主因子与病毒感染的相关性

2016年巴西奥运会前,寨卡病毒在南美洲大规模爆发,随后迅速扩散至40多个国家,成为了全球紧急的公共卫生事件。该病毒感染能引起严重的胎儿小头畸形和格林巴氏综合症,因此ZIKV感染已然成为全球关注的健康问题。直到目前为止,但人们对于该病毒是如何引发胎儿严重脑部异常的机制仍不清楚。

2018年9月,来自德国的研究团队在顶级期刊《Nature》上以LETTER形式发文,该文利用磷酸化组、蛋白组学的方法,表征了细胞对病毒感染的反应;同时利用互作蛋白质组学方法,鉴定了ZIKV蛋白的细胞靶标,并基于几个组学数据的分析与验证,最终鉴定了CEND1, CLN6, CHP1, LMOD3 等17个宿主因子对ZIKV复制是必需的,提出了寨卡病毒致大脑病变的机制见解。

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5. Proteomics | 蛋白质组学显示AS03-H5N1疫苗接种后人免疫细胞中的抗原呈递过程

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Proteomics show antigen presentation processes in human immune cells after AS03-H5N1 vaccination.  IF=3.532

发表年份:2017年

时间序列蛋白组学分析→Reactome通路分析→关键蛋白讨论→重点时间点单核细胞蛋白互作网络分析

佐剂辅助疫苗注射后可以增强疫苗的免疫效应,但具体机制尚不完全清楚。因此,范德堡大学、Emmes公司等多个机构的研究人员利用系统生物学策略描绘了AS03佐剂(SV-AS03)与无佐剂(SV-PBS)H5N1流感疫苗注射后,人类5种主要免疫细胞群(中性粒细胞,单核细胞,自然杀伤(NK)细胞,T细胞和B细胞)蛋白随时间的动态变化。结果显示,在五种细胞中,AS03佐剂在单核细胞增强效应最明显。接种后第三天,单核细胞和中性粒细胞中许多抗原呈递相关途径表达增加,且SV-AS03组中HLA 1类蛋白表达增加。通过蛋白组学分析,研究人员鉴定到单核细胞中许多预测血清保护性抗体反应(>1:40血凝抑制效价)的蛋白质家族,包括的炎症和氧化应激蛋白(第1天)和免疫蛋白酶体亚基(PSME1/2)、HLA 1类蛋白(第3天)。虽然时间序列的蛋白组学和转录组学结果总体重叠性不高,但两种方法均证实单核细胞和中性粒细胞中MHC I类抗原加工和呈递途径的富集增加。

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隔离疫情,不隔离科研交流。最后祝愿武汉加油,中国加油,我们一起等待春暖花开!


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