SARS-CoV-2劫持并迅速损害人类肺细胞如何

在群组合作涉及国家新兴传染病实验室(NEIDL),再生医学中心(CReM),和中心的网络系统生物学(CNSB),科学家们报道的第一个地图人类肺细胞的分子响应SARS-CoV-2感染。通过结合人类肺泡细胞生物工程与复杂,高度精确的质谱技术,BUSM研究人员已经确定了宿主蛋白质和途径的肺细胞水平变化经SARS-CoV-2感染,提供洞察阻止COVID-19疾病病理学和新的治疗目标。

他们发现了一种关键的蛋白质改性称为“磷酸化”变得异常在这些感染的肺细胞。磷酸化的蛋白质发挥重要作用在调节蛋白质功能生物体的细胞内蛋白质丰度和蛋白质磷酸化通常高度受控过程的正常/健康细胞。然而,他们发现SARS-CoV-2抛出肺细胞陷入混乱,导致异常蛋白质磷酸化蛋白质的数量和频率的变化在这些细胞。这些异常变化帮助病毒繁殖最终破坏细胞。感染细胞的破坏可能导致广泛的肺损伤。

据研究人员介绍,一旦SARS-CoV-2进入肺细胞,它迅速开始利用细胞的核心资源,否则是细胞的正常生长和功能所必需的。“病毒使用这些资源增殖而逃避人体免疫系统的攻击。这样新病毒形式,随后退出疲惫和残忍地破坏肺细胞,让他们自我毁灭。这些新病毒再感染其他细胞,相同的循环重复,“解释相应的作者安德鲁•Emili博士,生物化学教授。

研究人员检查肺肺泡细胞从一个24小时后感染SARS-CoV-2立即明白变化发生在肺细胞(一,三,六小时后感染SARS-CoV-2)和什么变化发生后(在24小时后感染)。这些变化被比未感染的细胞。蛋白质从感染和未感染肺泡细胞,对应于不同的跨度为提取然后再用独特的条码标记“串联质量标签。”这些标签,可以准确地检测到只有一个质谱仪,允许可靠的量化蛋白质和细胞内磷酸化丰富。

“我们的结果显示,相比正常/未感染的肺细胞,SARS-CoV-2感染肺细胞显示戏剧性的变化在数以千计的蛋白质的丰度和磷酸化事件,“Darrell Kotton说,医学博士,教授,病理学和实验室医学和CReM主任。

“此外,我们的数据还显示,SARS-CoV-2病毒诱发大量的这些变化早在一小时后感染和奠定了基础的一个完整的劫持宿主肺细胞,”添加Elke Mϋhlberger,博士,副教授NEIDL微生物学和首席研究员。

“有重要的生物功能特定的肺细胞,不复制其他细胞类型通常用于研究病毒感染,”安德鲁·威尔逊说,医学博士,医学副教授BUSM CReM调查员。“研究病毒在细胞类型的上下文最受损的病人可能产生的见解,我们无法看到其他模型系统。”

研究人员还分析了他们的数据来识别潜在的机会COVID-19治疗和发现至少18预先存在的临床批准药物(最初为其他疾病开发/疾病)可能对COVID-19疗法妄用。这些药物表现了杰出的承诺阻止SARS-CoV-2的肺细胞的扩散。

研究人员认为这些信息是宝贵的和为新铺平了道路,可能有前途的,更重要的是,打击COVID-19成本效益和节省时间的治疗策略。

参考
Hekman RM,休谟AJ,高尔RK, et al。可行的致细胞病变的宿主反应人类2型细胞SARS-CoV-2肺泡。分子细胞。2020年11月19日在线发表。doi:10.1016 / j.molcel.2020.11.028

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