前不久，來自加州大學舊金山分校（UCSF），西奈山醫院（Mount Sinai），法國巴斯德研究所（Institut
Pasture），歐洲分子生物實驗室（EMBL）等49個研究單位的125位研究人員合作完成了對SARS-CoV-2蛋白互作網絡的分析。這項研究的結果于4月30日以標題
“A SARS-CoV-2 protein interaction map reveals targets for drug
repurposing”
發表在了Nature期刊。此次研究是迄今為止對SARS-CoV-2與人類宿主細胞之間蛋白互作網絡最系統和深入的分析，揭示了新冠病毒在感染過程中如何操縱宿主細胞。通過復雜的網絡互作圖研究者們發現了多個針對宿主的蛋白靶點，而這些靶點所對應的已有藥物和在研藥物對于治療COVID-19具有極大的潛能。
研究設計思路
研究者們克隆并在人細胞系HEK293T/17中表達了29個SARS-CoV-2蛋白中的26個，然后用親和純化/質譜（AP-MS）確定了332個高置信度的SARS-CoV-2-人蛋白互作（PPIs）。從這些PPI中，他們找到了被69種已知藥物（29個FDA批準的藥物，12個處于臨床實驗階段的藥物，28個臨床前化合物）靶向的66個人蛋白或宿主因子。接下來，來自美國西奈山醫院和法國巴斯德研究所的兩個團隊各自利用Celigo免疫熒光成像分析和qRT-PCR的方法對一部分藥物進行了體外實驗篩選，發現兩類化合物具有病毒抑制能力：1）mRNA轉譯抑制劑和
2）Sigma1和Sigma2受體的潛在調節劑。對這些靶向宿主因子的化合物進行更深入的研究，以及探索與靶向病毒蛋白的藥物的聯合使用，可能會成為COVID-19藥物開發的新思路。
以下是此篇文章的重點結果和方法解讀。
SARS-CoV-2宿主互作蛋白的全面分析
通過AP-MS, 研究者們確定了332個高置信度的SARS-CoV-2-人蛋白互作，并對這些人蛋白的生物學功能和組織表達水平進行了研究（Fig.
1a）。SARS-CoV-2的蛋白參與了一些重要的宿主細胞活動，包括脂蛋白代謝（S），細胞核運輸（Nsp7），和核糖核蛋白復合物合成（Nsp8）（Fig.
1b）。在29個人類組織中，相關蛋白在肺中的表達水平最高（Fig.
1c）。在感染過程中，病毒蛋與其相互作的人蛋白的豐度變化有很強的相關性（Fig.
1d）。通過與其他病原體-宿主的蛋白互作網絡圖相比較，研究者們發現西尼羅病毒（WNV）和結核分支桿菌（Mtb）與SARS-CoV-2擁有最相似的網絡分布（Fig.
1e）。值得注意的是，結核分支桿菌也可以感染肺組織。
蛋白互作網絡圖刷新了人們對SARS-CoV-2的認知
SARS-CoV-2與人蛋白之間復雜的互作網絡涉及了多個復合物和生物過程，包括DNA復制，表觀遺傳和基因表達調控，囊泡運輸，脂類修飾，RNA加工和調節，泛素連接酶，信號傳導，細胞核運輸，細胞骨架，線粒體和細胞外基質（Fig.
2）。大約40%的SARS-CoV-2互作蛋白與內膜或囊泡運輸路徑有關。這些互作可能在病毒進入宿主細胞時起到輔助作用。
研究還發現SARS-CoV-2與天然免疫信號傳導相關蛋白有相互作用。比如Nsp13, Nsp15和Orf9b與IFN路徑有關聯；
Nsp13和Orf9與cNF-κB路徑有關聯。另外，兩個調控抗病毒天然免疫信號傳導的E3泛素連接酶，TRIM59和MIB1，分別和Orf3a與Nsp9相結合。
SARS-CoV-2還會影響宿主細胞蛋白的轉譯過程。病毒的核衣殼可以結合應激顆粒（SG）蛋白G3BP1/2，還有mTOR調控的轉譯抑制因子LARP1,
蛋白激酶CK2，mRNA降解因子UPF1和MOV10。應激顆粒的形成是最早發生的抗病毒反應之一。對應激顆粒和相關RNA路徑進行操控在冠狀病毒中很常見。由eIF4A抑制劑促進的G3BP聚集也許是其抗病毒能力的原理。